[發(fā)明專利]用電渣熔鑄－熔焊工藝制造大直徑內(nèi)燃機(jī)曲軸的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710056694.0
• 申請(qǐng)日: 2007-02-02
• 公開（公告）號(hào): CN101235844A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金傳培;蔣雪耕;李維富;祝德義;張向前;祝神金;喬忠貴;金維春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津市三焱電渣鋼有限公司
• 主分類號(hào): F16C3/10
• 分類號(hào): F16C3/10;B22D23/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于重型機(jī)械零件制造領(lǐng)域，尤其是一種用電渣熔鑄-熔焊工藝制造大直徑內(nèi)燃機(jī)曲軸的方法。

(二)背景技術(shù)：

曲軸是柴油機(jī)最重要的部件，大型船用柴油主機(jī)曲軸的價(jià)值約占整機(jī)價(jià)值的10～15％左右，曲軸生產(chǎn)已成為我國提高造機(jī)、造船生產(chǎn)能力，制約船舶工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題。傳統(tǒng)的曲軸毛坯生產(chǎn)采用球墨鑄鐵鑄造曲軸和全纖維擠壓鍛造，球墨鑄鐵生產(chǎn)的曲軸機(jī)械性能差，投入使用后使用壽命短；而采用鍛造的曲軸，生產(chǎn)功耗大、材料利用率非常低，成本昂貴。

(三)發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于發(fā)明一種用電渣熔鑄-熔焊工藝制造大直徑內(nèi)燃機(jī)曲軸的方法，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，且易操作，材料利用率高。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種用電渣熔鑄-熔焊工藝制造大直徑內(nèi)燃機(jī)曲軸的方法，其特征在于它包括電渣熔鑄工藝和電渣熔焊工藝，它由以下步驟構(gòu)成：

(1)調(diào)整及處理好異型紫銅制水冷結(jié)晶器I；

(2)把兩根自耗電極I的兩端插入結(jié)晶器I；

(3)將預(yù)先干燥熔化處理好的三元渣系I加入結(jié)晶器I；

(4)送電，電流通過自耗電極I接通三元渣系I，渣池通過強(qiáng)大的電流完成電能和熱能的轉(zhuǎn)化，調(diào)整結(jié)晶器出水溫度不大于70℃；

(5)自耗電極I在三元渣系I中慢慢熔化形成鋼水熔滴，熔滴在重力、磁場力和三元渣系I的沸騰的旋轉(zhuǎn)力的影響下穿過渣池，在此過程中，渣池將金屬材料中的有害元素即夾雜物進(jìn)一步吸收；

(6)凈化后的鋼水在渣池底部形成熔池，在循環(huán)水的強(qiáng)制冷卻下凝固，完成鋼水的結(jié)晶，形成鑄件自由端和輸出端；

(7)將主軸頸、連桿頸、自由端和輸出端分別插入結(jié)晶器II的孔中，并固定好；

(8)調(diào)整并處理好根據(jù)曲軸曲柄臂形狀設(shè)計(jì)的多片式紫銅制水冷異形結(jié)晶器II，把兩根自耗電極II的兩端插入結(jié)晶器II；

(9)將預(yù)先干燥熔化處理好的三元渣系II加入結(jié)晶器II；

(10)送電電流通過自耗電極接通三元渣系II，渣池通過強(qiáng)大的電流形成電能和熱能的轉(zhuǎn)化；

(11)自耗電極II在三元渣系II中慢慢熔化形成鋼水熔滴，熔滴在重力、磁場力和三元渣系II的沸騰旋轉(zhuǎn)力等作用力的影響下穿過渣池，在此過程中，渣池將金屬材料中的有害元素即夾雜物進(jìn)一步吸收；

(12)凈化后的鋼水在渣池底部形成熔池，在循環(huán)水的強(qiáng)制冷卻下凝固，完成鋼水的結(jié)晶，形成鑄件曲柄臂；

(13)重復(fù)(7)～(12)步驟，形成新的曲柄臂；

(14)兩個(gè)曲柄臂構(gòu)成曲軸的一個(gè)拐，同時(shí)焊接主軸頸、連桿頸、自由端和輸出端，形成曲軸。

上述所說的步驟(2)中的自耗電極I和(8)中的自耗電極II底端離結(jié)晶器底5～7cm。

上述所說的步驟(3)中的三元渣系I和(9)中的三元渣系II的成分為CaF₂、AL₂O₃和CaO，其中各成分的含量為：CaF₂為60～70％、AL₂O₃為15～20％和CaO為15～20％；三元渣系I和三元渣系II在結(jié)晶器內(nèi)高度控制在8～10cm的熔渣層。

上述所說的步驟(4)和(10)中的送電的功率范圍在3.9～5.2KVA/cm²。

上述所說的步驟(5)和(11)中的渣池的溫度控制在1750℃～1800℃。

本發(fā)明的優(yōu)越性在于：①熔鑄部位自由，可從任何位置開始，對(duì)發(fā)生質(zhì)量問題部位方便解決；②容易控制結(jié)晶方向；③設(shè)備簡單，功耗小，材料利用率高；④熔鑄后的金屬純凈、組織致密、成份均勻、尺寸精確、表面光澤；⑤金屬純凈度高于鍛件，機(jī)械性能高于鍛件曲軸和球墨鑄鐵件曲軸；⑥電渣熔鑄的曲軸成本低。

(四)附圖說明：

圖1為本發(fā)明所涉一種用電渣熔鑄-熔焊工藝制造大直徑內(nèi)燃機(jī)曲軸的方法的熔鑄示意圖。

圖2為本發(fā)明所涉用電渣熔鑄-熔焊工藝制造大直徑內(nèi)燃機(jī)曲軸的方法的電渣熔焊曲軸成形示意圖。

圖3為圖2的A-A剖面圖。

其中，1為結(jié)晶器I，2為自耗電極I，3為三元渣系I，4為金屬溶液I，5為鑄件，6為底水箱，7為電渣熔鑄曲軸自由端，8為電渣熔鑄曲軸輸出端，9為角度固定羅盤，10為移動(dòng)小車，11為水冷電纜，12為自耗電極II，13為結(jié)晶器II，14為三元渣系II，15為連桿頸，16為金屬溶液II，17為曲柄臂鑄件，18為主軸頸。