專利名稱：一種球墨鑄鐵氣缸套及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種球墨鑄鐵氣缸套及其制造方法，尤其涉及一種能夠滿足高爆發壓力的球墨鑄鐵氣缸套及其制造方法。
背景技術：
目前國內的氣缸套多采用灰ロ鑄鐵，灰ロ鑄鐵中的石墨形態主要以片狀石墨為主，而片狀石墨其尖端尖鋭，對基體的割裂嚴重，在承受載荷吋，容易產生應力集中，使氣缸套的強度和剛度下降。球墨鑄鐵中的石墨呈球狀分布，不僅造成的應カ集中小.而且對基體的割裂作用也最小。球墨鑄鐵氣缸套能滿足現在以及將來發動機高爆發壓カ的要求，且成本低廉。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種球墨鑄鐵氣缸套及其制造方法，克服現有球墨鑄鐵氣缸套不能滿足當代高性能、低排放、長壽命大功率內燃機的要求，且制備エ藝復雜的缺陷。本發明解決上述技術問題的技術方案如下ー種球墨鑄鐵氣缸套，其化學成分按質量百分比為碳3. 6 3. 9%，硅2. O 2. 3%，錳O. 7 O. 9%，磷彡O. 08%，硫彡O. 02%,鉻彡 O. 08% M O. 3 O. 5%，鎳 O. 9 I. 1%，銅 O. I O. 2%，余量為 Fe。本發明的球墨鑄鐵氣缸套具有良好的減磨性能、高的抗拉強度和疲勞強度，性能優于現有的高合金灰鑄鐵氣缸套，完全能滿足當代高性能、低排放、長壽命大功率內燃機的要求，且生產效率高、成本低、制備エ藝簡單本發明還包括ー種球墨鑄鐵氣缸套的制備方法，包括配料エ序、熔煉エ序、球化孕育處理工序、澆注エ序(I)所述配料エ序爐料為生鐵67% 77%，廢鋼19% 29% ;硅鐵O. 70% I. 15%,錳鐵 O. 50 % O. 85%，鑰鐵 O. 60 % O. 95%，鎳 O. 85% I. 05 %，銅 O. 10 %
O.17% ；(2)所述熔煉エ序中按配料單稱量，采用逐步加料方法，先加入生鐵，再加入廢鋼，邊熔化邊加料，最后加入合金，鐵水溫度達到1350 1450°C時，取化學分析試樣，爐前分析碳當量在4. 10 4. 30，根據光譜分析爐前取樣化學成分結果，及時加廢鋼或合金來調整爐內成份；(3)球化、孕育處理工序在出爐內鐵水時，在球化包底半圓型凹槽內放入的硅鋇孕育劑孕育和稀土硅鐵鎂合金球化劑；用原鐵水澆注出的半圓型蓋板蓋住；球化處理結束后立馬進行扒渣，撒少量保溫劑，所述保溫劑主要成分是珍珠巖，鐵液倒入的落點應在包內無球化劑和孕育劑的ー側，以避免球化劑過早反應；(4)澆注エ序采用定量包澆注，控制總澆注時間和澆注的鐵水量，所述鐵水量是通過電子吊鉤稱稱重來控制，澆注時先要小流量快澆，流遍鑄型后要大流量澆注；
(5)冷卻工序在澆注完畢后50 100秒，開始水冷卻，所述水冷卻時間為800 1000秒。所述水冷卻中冷卻水管為二道，第一道冷卻水管噴水口距離大頭130 150mm，噴水孔間隔15 25mm,噴水孔26個；第二道冷卻水管噴水口距離大頭130 150mm,噴水孔間隔20 30mm，噴水孔16個；(6)成型工序采用雙金屬型濕涂料離心鑄造氣缸套毛坯，毛坯出模后保溫2 3小時，再在模具內腔噴涂涂料，涂料厚度控制在2 2. 5mm，模具內腔溫度控制在200 300。。。其中所述雙金屬型濕涂料離心鑄造，開機后，每班首件毛坯作為提升模溫的赤膊套，提升模溫后噴涂料，噴涂速度要均勻以保證涂料厚度一致，3分鐘后進行澆注，在澆注時根據工藝卡片要求選擇合適的定量勺，必須按照工藝卡片要求加入量進行鐵水的孕育。在澆注完成后立即按下工藝按鈕，完成自動放水，放水完畢后過180秒模具自動停機，人工取毛坯，生產氣缸套毛坯；在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。進一步，步驟(2)所述熔煉工序中采用中頻感應電爐熔煉鐵液。進一步,步驟(3)所述娃鋇孕育劑的重量為鐵液總重量的0. 6 I. 0%,稀土娃鐵鎂合金球化劑的重量為鐵液總重量的I. 2 I. 4%。進一步，步驟(4)澆注時澆注槽口應伸入鑄型300_。進一步，步驟⑷所述澆注工序，總澆注時間為45 65秒。進一步，步驟(6)所述成型采用雙金屬型離心鑄造，離心機轉速控制在650 700rad/mino
具體實施例方式以下對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。實施例I球墨鑄鐵氣缸套，其化學成分質量百分比為碳3. 63%，硅2. 17%，錳0.72%，磷彡 0. 08%，硫彡 0. 03%，鉻彡 0. 08%，鑰 0. 31%,Il I. 08%，銅 0. 17%，余量為 Fe。球墨鑄鐵氣缸套的制備方法包括配料工序、熔煉工序、球化孕育處理工序、澆注工序(I)所述配料工序爐料為生鐵3500公斤，廢鋼1500公斤；娃鐵53公斤，錳鐵28公斤，鑰鐵31公斤,鎳54公斤,銅9公斤。 (2)所述熔煉工序中按配料單稱量，采用逐步加料方法，先加入生鐵，再加入廢鋼，邊熔化邊加料，最后加入合金，鐵水溫度達到1435°C時，取化學分析試樣，用中頻感應電爐熔煉鐵液，爐前分析碳當量在4. 12，根據光譜分析爐前取樣化學成分結果，及時加廢鋼或合金來調整爐內成份。(3)球化、孕育處理工序在出水時，在球化包底半圓型凹槽內放入鐵液重量0. 8%的硅鋇孕育劑孕育和I. 3%的稀土硅鐵鎂合金球化劑進行球化；用原鐵水澆注出的半圓型蓋板蓋住；球化處理結束后立馬進行扒渣，撒少量保溫劑，鐵液倒入的落點應在包內無球化劑和孕育劑的一側，以避免球化劑過早反應。
(4)澆注工序采用定量包澆注,控制總澆注時間45秒 65和澆注的鐵水量，用電子吊鉤稱一個裝滿鐵水的吊包將鐵水倒入球化包內，注意電子稱的數量來確定球化包內鐵水的重量，澆注時，澆注時澆注槽口應伸入鑄型300mm，先要小流量快澆，流遍鑄型后要大流量澆注。(5)冷卻工序在澆注完畢后50秒，開始水冷卻，所述水冷卻時間為1000秒。(6)成型工序采用雙金屬型濕涂料離心鑄造氣缸套毛坯，離心機轉速控制在650 700rad/min，毛坯出模后保溫2小時，再在模具內腔噴涂涂料，涂料厚度控制在2
2.5mm,模具內腔溫度控制在218°C，得到球墨鑄鐵氣缸套，其抗拉強度為689MPa，硬度為267HB。實施例2球墨鑄鐵氣缸套，其化學成分質量百分比為碳3. 73%，硅2. 28%，錳0. 77%，磷彡 0. 08%，硫彡 0. 03%，鉻彡 0. 08%，鑰 0. 40%，鎳 0. 97%，銅 0. 14%，余量為 Fe。球墨鑄鐵氣缸套的制備方法包括配料工序、熔煉工序、球化孕育處理工序、澆注工序(I)所述配料工序爐料為生鐵4000公斤，廢鋼1000公斤；硅鐵60公斤，錳鐵41公斤，鑰鐵40公斤,鎳49公斤,銅7公斤。(2)所述熔煉工序中按配料單稱量，采用逐步加料方法，先加入生鐵，再加入廢鋼，邊熔化邊加料，最后加入合金，鐵水溫度達到1407°C時，取化學分析試樣，用中頻感應電爐熔煉鐵液，爐前分析碳當量在4. 29，根據光譜分析爐前取樣化學成分結果，及時加廢鋼或合金來調整爐內成份。(3)球化、孕育處理工序在出水時，在出水時在球化包底半圓型凹槽內放入鐵液重量0.6%的硅鋇孕育劑孕育和I. 4%的稀土硅鐵鎂合金球化劑進行球化；用原鐵水澆注出的半圓型蓋板蓋住；球化處理結束后立馬進行扒渣，撒少量保溫劑，鐵液倒入的落點應在包內無球化劑和孕育劑的一側，以避免球化劑過早反應。(4)澆注工序采用定量包澆注,控制總澆注時間45秒 65和澆注的鐵水量，澆注時，澆注時澆注槽口應伸入鑄型300mm，先要小流量快澆，流遍鑄型后要大流量澆注。(5)冷卻工序在澆注完畢后100秒，開始水冷卻，所述水冷卻時間為800秒。(6)成型工序采用雙金屬型濕涂料離心鑄造氣缸套毛坯，離心機轉速控制在650 700rad/min，毛坯出模后保溫3小時，再在模具內腔噴涂涂料，涂料厚度控制在2
2.5mm,模具內腔溫度控制在222°C，得到球墨鑄鐵氣缸套，其化學組成為其抗拉強度為694MPa，硬度為 274HB。實施例3球墨鑄鐵氣缸套，其化學成分質量百分比為碳3. 87%，硅2. 03%，錳0. 88%，磷彡 0. 08%，硫彡 0. 03%，鉻彡 0. 08%，鑰 0. 47%，鎳 0. 93%，銅 0. 12%，余量為 Fe。球墨鑄鐵氣缸套的制備方法包括配料工序、熔煉工序、球化孕育處理工序、澆注工序(I)所述配料工序爐料為生鐵3750公斤，廢鋼1250公斤；硅鐵37公斤，錳鐵44公斤，鑰鐵48公斤,鎳46公斤,銅6公斤。(2)所述熔煉工序中按配料單稱量，采用逐步加料方法，先加入生鐵，再加入廢、鋼，邊熔化邊加料，最后加入合金，鐵水溫度達到1359°c時，取化學分析試樣，用中頻感應電爐熔煉鐵液，爐前分析碳當量在4. 22，根據光譜分析爐前取樣化學成分結果，及時加廢鋼或合金來調整爐內成份。(3)球化、孕育處理工序在出水時，在出水時在球化包底半圓型凹槽內放入鐵液重量I. 0%的硅鋇孕育劑孕育和I. 2%的稀土硅鐵鎂合金球化劑進行球化；用原鐵水澆注出的半圓型蓋板蓋住；球化處理結束后立馬進行扒渣，撒少量保溫劑，鐵液倒入的落點應在包內無球化劑和孕育劑的ー側，以避免球化劑過早反應。(4)澆注エ序采用定量包澆注,控制總澆注時間65秒和澆注的鐵水量，澆注時，澆注時澆注槽ロ應伸入鑄型300mm，先要小流量快澆，流遍鑄型后要大流量澆注。(5)冷卻エ序在澆注完畢后80秒，開始水冷卻，所述水冷卻時間為950秒。(6)成型エ序采用雙金屬型濕涂料離心鑄造氣缸套毛坯，離心機轉速控制在650 700rad/min，毛坯出模后保溫2. 5小時，再在模具內腔噴涂涂料，涂料厚度控制在2 2. 5mm，模具內腔溫度控制在290°C，得到球墨鑄鐵氣缸套，其化學組成為其抗拉強度為 677MPa，硬度為 277HB。以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.ー種球墨鑄鐵氣缸套,其特征在于,其化學成分質量百分比為碳3. 6 3. 9%,娃2.O 2. 3%，錳 O. 7 O. 9%，磷彡 O. 08%，硫彡 O. 02%，鉻彡 O. 08% M O. 3 O. 5%，鎳O.9 I. 1%，銅 O. I O. 2%，余量為 Fe。
2.—種球墨鑄鐵氣缸套的制備方法，包括配料エ序、熔煉エ序、球化孕育處理工序、澆注エ序，其特征在干， (1)所述配料エ序爐料為生鐵67% 77%，廢鋼19% 29%;硅鐵O.70% I. 15%，錳鐵 O. 50% O. 85%，鑰鐵 O. 60% O. 95%，鎳 O. 85% I. 05%，銅 O. 10% O. 17% ； (2)所述熔煉エ序中按配料單稱量，采用逐步加料方法，先加入生鐵，再加入廢鋼，邊熔化邊加料，最后加入合金，鐵水溫度達到1350 1450°C時，取化學分析試樣，爐前分析碳當量在4. 10 4. 30，根據光譜分析爐前取樣化學成分結果，及時加廢鋼或合金來調整爐內成份； (3)球化、孕育處理工序在出爐內鐵水時，在球化包底半圓型凹槽內放入的硅鋇孕育劑孕育和稀土硅鐵鎂合金球化劑；用原鐵水澆注出的半圓型蓋板蓋住；球化處理結束后立馬進行扒渣，撒少量保溫劑，鐵液倒入的落點應在包內無球化劑和孕育劑的ー側； (4)澆注エ序采用定量包澆注，控制總澆注時間和澆注的鐵水量，澆注時先要小流量快澆，流遍鑄型后要大流量澆注； (5)冷卻エ序在澆注完畢后50 100秒，開始水冷卻，所述水冷卻時間為800 1000秒； (6)成型エ序采用雙金屬型濕涂料離心鋳造氣缸套毛坯，毛坯出模后保溫2 3小時，再在模具內腔噴涂涂料，涂料厚度控制在2 2. 5mm，模具內腔溫度控制在200 300。。。
3.根據權利要求2所述球墨鑄鐵氣缸套的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述熔煉エ序中采用中頻感應電爐熔煉鐵液。
4.根據權利要求2所述球墨鑄鐵氣缸套的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述硅鋇孕育劑的重量為為鐵液總重量的O. 6 I. 0%，稀土硅鐵鎂合金球化劑的重量為鐵液總重量的 I. 2 I. 4%。
5.根據權利要求2所述球墨鑄鐵氣缸套的制備方法，其特征在于，步驟(4)澆注時澆注槽ロ應伸入鑄型300mm。
6.根據權利要求2所述球墨鑄鐵氣缸套的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述澆注エ序總澆注時間為45 65秒。
7.根據權利要求2所述球墨鑄鐵氣缸套的制備方法，其特征在于，步驟(6)所述成型采用雙金屬型離心鑄造，離心機轉速控制在650 700rad/min。
全文摘要
本發明涉及一種球墨鑄鐵氣缸套及其制備方法，所述球墨鑄鐵氣缸套化學成分按質量百分比為碳3.6～3.9％，硅2.0～2.3％，錳0.7～0.9％，磷≤0.08％，硫≤0.02％，鉻≤0.08％，鉬0.3～0.5％，鎳0.9～1.1％，銅0.1～0.2％，余量為Fe。該球墨鑄鐵氣缸套材料配比及其制備方法能滿足現在以及將來發動機高爆發壓力的要求，且成本低廉。
文檔編號C22C33/10GK102634720SQ20121011390
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月17日 優先權日2012年4月17日
發明者夏傳斌, 夏園, 張樹梅, 繆興平, 范金龍, 顧益祥 申請人:揚州五亭橋缸套有限公司