说明书 曲轴电渣挤压铸造成型法 本发明涉及一种铸造方法，特别涉及一种电渣挤压铸造成型法。曲轴是当代机器零什典型代表零件之一，其结构和受力复杂，工作负荷大，内部冶金质量和铸造质量以及成型精度要求都很高，而常规铸造锻造和电渣熔铸的方法已难于适应曲轴进一步发展的要求。
众所周知，常规铸造生产的球铁曲轴存在着塑性较差，延伸率偏低，质量不稳定，工艺出品率低，锻造毛坯的模锻曲轴，其锻模和设备投资大，钢材利用率低，成本高。电渣熔铸曲轴毛坯和模锻相比，制品性能和寿命高20～30％，对于小批量生产中大型和大型特钢曲轴效益显著。但对于中小型曲轴，由于结晶器在高达1700～1900度的高温条件下工作，经多次使用，极易产生变形，造成曲轴毛坯成形精度差，给机加工流水生产带来困难，无法适应大批量生产的要求。
本发明的目的为了提高中小型特钢曲轴成型精度，降低成本和提高生产率，并稳定提高球铁曲轴综合机械性能，成型精度和生产率，提出的一种新方法，本方法目前国内外均未见报导(1)。
为实现本发明的目的，本发明采用组合模具，组合模具对于单拐曲轴可以是整体对开，连杆颈分度不是180度的组合模具，必须是每拐一段对开，各拐之间的分度和定位是靠每段模具上下止口和其它定位装置来保证，组合模具上每拐设置一个活动压块，活动压块可沿垂直于组合模具轴心线作往复运动。当浇注入液渣中精炼的液态金属温度合适后(球铁液球化处理完后盖上液渣)，将渣液和金属液一同浇入组合模具中(先浇渣后渣金液同浇也可)，当渣金液浇入组合模具1/2～2/3高度时，活动压块自下而上依次以0.0米/秒～0.4米/秒速度挤入，待保压10～15秒时，便自下而上地退出活动压块。退出过早产生缩松或缩孔缺陷，退出过晚势必增加铸件本身内应力，使活动压块退出困难。
本发明是在非密闭的组合模具型腔内，使液态金属在局部挤压下成型凝固，因此挤压力控制在0.2～9Mpa范围内，根椐曲轴毛坯尺寸和性能要求进行调节。
本发明的组合模具，在相对曲拐位置，均开有垂直于组合模具轴心线方向的孔口，其高度和宽度应分别等于连杆轴颈长度和连杆轴颈直径，以便活动压块作往复运动，模具和活动压块的材料有中碳钢，低合金结构钢，球铁和合金铸铁等，可根据曲轴材料的性能要求选用。
本发明采用电渣炉化渣，待渣温高达1650～1700度时，然后将电弧炉或中频炉等熔炼的钢液(各种钢)注入渣中精炼，待温度合适后，将渣液和钢液一同浇入组合模具中(先浇渣后渣钢液同浇也可)成型凝固，可获得金属纯净、组织致密、成份均匀、成型精度高和表面无光洁的特钢曲轴毛坯。
本发明的渣成份为：对于酸性炉衬炼钢：CaF2 10～20％ Al2O3 35～45％ CaO 25～35％SiO2 5～15％ MgO 5％
对于碱性炉衬炼钢：CaF2 50～60％ Al2O3 15～25％ CaO 5％SiO2 20～30％
本发明并能生产球墨铸铁曲轴，仍然用化渣炉化渣，待渣温达1600～1650℃时，然后将冲天炉或变频炉(包括工频或中频)熔炼的铁水浇入渣中精炼，待温度合适后挡渣出炉进行球化处理，然后将高温渣倒入浇包内盖住铁水一同浇入组合模具中(先浇渣后渣铁水同浇也可)成型凝固，可获尺寸精度和表面质量高的各种高性能的曲轴毛坯。所用渣系为：CaF2 45～55％ Al2O3 5～10％CaO 25～35％ SiO2 5％ MgO 5％
本发明在精炼和提纯过程中，渣量地控制应满足液态金属提纯和曲轴毛坯表面质量和补缩的要求，渣金比一般控制在0.03～0.08之间，根据曲轴表面积大小和质量要求来调节，保证曲轴外层渣皮厚在1mm左右，渣成份应根据曲轴材料及其质量要求来选择。
本发明为适应大批量生产的要求，组合模具与模板、模板与工作台均分别采用快换联接，待活动压块退出后，将组合模快速移出开合模，对于连杆轴颈分度为180度组合模具，可以就地开合模。
本发明的优点在于电渣精炼使液态金属大量除硫，并大幅度地减少非金属夹杂物含量，细化夹杂物尺寸，同时曲轴毛坯又在局部加压下成型，凝固条件极好。用此简单方法生产的特钢曲轴，其机械性能完全能达到同钢种锻件标准。生产的球铁曲轴，由于凝固时的石墨化膨胀而实现自补，可以获得高机械性能的球铁曲轴，与同牌号的常规生产的球铁曲轴相比，强度可提高20％，延伸率提高1～2倍，曲轴毛坯由于凝固表面有一层薄渣皮存在，其表面光洁度高于模锻曲轴，是常规铸造生产的球铁曲轴毛坯无法相比的。本发明用废钢生产特钢曲轴，大量节材节能，成本低于模锻和电渣熔铸曲轴，我国稀土资源丰富，利用其生产的球铁曲轴，能大量利用含硫量高的地方生铁，节约材料及能源。本发明的方法投资少，操作简单，并能生产其它复杂电渣浇注件，这将为机械工业的发展开辟新的途径。
发明的具体结构见以下附图及实施例；
图1是曲轴电渣挤压设备示意图。图中1是模板，2是支撑架，3是组合模具，4是活动压块，5是挤压结构，6是工作台
图2是三拐曲轴组合模具活动压块挤入前示意图。图中1～3是单层模，4～6是1～3层模曲拐对应的活动压块。
图3是三拐曲轴组合模具活动压块挤入后示意图。图中1～3是单层模，4～6是1～3层模曲拐对应的活动压块。
图4是化渣精炼示意图。图中1是非耗电极，2是转包，3是液渣，4是液态金属，5是化渣炉。
图5是曲轴电渣浇注示意图，图中1是组合模具，2是液渣，3是浇包，4是液态金属。
下面结合图1说明本发明提出的曲轴电渣挤压铸造成型法所用设备及工艺过程。先将模板(1)固定在工作台(6)上，将组合模具3)支撑架(2)固定在模板(1)上，再将挤压机构(5)分别安装在支撑架(2)上，并分别与活动压块(4)连接，使其在组合模具3)孔口中活动自如，并能沿垂直于组合模具3)轴线作往复运动。
先用化渣炉化渣，待温度达到要求时，将液态金属用转包倒入渣液中进行精炼图4，待温度合适后(球铁液球化处理后盖上液渣)倒入浇包进行浇注图5，此时组合模具状态如图2所示，当渣金液浇入组合模具1/2～2/3高度时，此时挤压机构(5)开始自下而上挤入活动压块(4～6)，此时组合模具状态如图3所示待10～15秒时，挤压机构(5)双开始自下而上退出活动压块(4～6)
本发明实施是在铃木轿车曲轴产品上直行，材质为45钢和TQ700-2，工艺参数见表1和表2表1 钢
项目 参数 备注
钢铁温度 1550～1650℃ 碱性炉衬熔炼
渣 温 1650～1750℃
精炼时间 5分钟左右 钢液缓慢冲入渣中
浇注速度 12KG/分
渣 量 1～1.2kg
渣 成 份 CaF2 50～60％ Al2O3 15～25％
CaO 5％ SiO2 20～35％表2
项目 参数 备注
钢铁温度 1480～15000C
渣 温 1600～16500C
精炼时间 5分钟左右 铁水缓慢冲入渣中
球化处理温度 1450～15000C
浇 注 温 度 1350～14000C
浇 注 速 度 12KG/分
渣 量 1～1.2KG
渣 成 份 CaF2 45～55％ Al2O3 5～10％
CaO 25～35％ SiO2 5％ MgO 5％