[其他]曲軸整體一次成型變形電渣熔鑄法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85109612
• 申請(qǐng)日: 1985-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN85109612A
• 公開（公告）日: 1987-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇學(xué)嵩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西黎川特鋼廠
• 主分類號(hào): B22D23/06
• 分類號(hào): B22D23/06;B22C9/06;C22B9/18;F16C3/08
• 代理公司: 上海專利事務(wù)所
• 代理人: 全永留

本發(fā)明涉及一種特種熔煉方法，特別涉及一種電渣熔鑄方法。本發(fā)明是對(duì)電渣熔鑄法的改進(jìn)，其不僅具有精煉提純和凝固成型的特征，而且還具有變型成型的特征。

眾所周知，電渣熔鑄法是一種把由普通熔煉方法制成的金屬電極，置于水冷異型結(jié)晶器中，通以電流，借助于熔渣的電阻熱將金屬電極熔化，熔化了的金屬匯聚成金屬液滴，穿過渣池進(jìn)入熔池，在異型水冷結(jié)晶器中凝固成異型鑄件的方法。由于電渣熔鑄法可以直接制造出性能能與用普通熔煉方法生產(chǎn)的金屬鍛壓件相媲美的優(yōu)質(zhì)異型鑄件，且其設(shè)備簡單，操作方便，生產(chǎn)期短，毛坯精化，成本低廉，所以已引起國內(nèi)外的廣泛重視，應(yīng)用范圍正在逐漸擴(kuò)大。至今，已能生產(chǎn)鋼管、軋輥、閥體等等各種各樣異型鑄件。

但是，對(duì)于形狀十分復(fù)雜以及薄壁小件，例如，多拐曲軸、連桿、搖臂等復(fù)雜件的電渣熔鑄整體成型，尚未見報(bào)導(dǎo)。這是由于在電渣熔鑄過程中，自耗電極難以插入結(jié)晶器的型腔內(nèi)，而無法進(jìn)行正常的熔鑄之故，這也是該方法的局限性所在。因此，這類復(fù)雜件的生產(chǎn)，目前一般采用轉(zhuǎn)鑄法或者電渣熔鑄加電渣熔接法。采用分段電渣熔鑄方法生產(chǎn)整體曲軸，國內(nèi)和蘇聯(lián)均有報(bào)導(dǎo)。此方法是首先用電渣熔鑄法制成帶有圓形凸耳的曲柄軸臂，然后取出旋轉(zhuǎn)一定角度（根據(jù)曲軸各連桿軸頸的分度決定），將凸耳放入原結(jié)晶器相應(yīng)的凸耳孔中，又開始熔煉第二個(gè)曲柄毛坯，同時(shí)把它同第一個(gè)曲柄臂毛坯熔接在一起。重復(fù)上述步驟，就可生產(chǎn)出整體而拐數(shù)和分度均不受限制的曲軸。另一種是連續(xù)熔接上述已煉制成的曲柄臂（曲柄臂上曲柄頸部位先熔成孔），直至形成一根整體曲軸。上述方法由于需要多次熔接，對(duì)熔接的熱影響區(qū)組織有不利影響，低倍可見熔合線，有時(shí)還會(huì)存在夾雜、氣孔、夾渣、未焊透，裂紋等缺陷，故而這部分性能低于其他部分的性能。而這部分恰恰是曲軸工作時(shí)的應(yīng)力峰值區(qū)。曲軸的疲勞斷裂基本上均發(fā)生在這個(gè)區(qū)域。另外，“農(nóng)業(yè)機(jī)械”1978年第11-12期，第55-57頁報(bào)導(dǎo)了一種電渣熔鑄異型拐軸（導(dǎo)向輪軸）的方法，該方法為了熔出不在同一軸線上的上、下軸段，在熔煉時(shí)，自耗電極和結(jié)晶器也作相對(duì)移，以保證電極端部及高溫區(qū)按一定的路線轉(zhuǎn)移，但沒有變形過程。若不作改進(jìn)，該方法難以熔鑄出形狀十分復(fù)雜的多拐曲軸或者其他復(fù)雜件。因?yàn)榍S的曲柄厚度與長、寬之比很小，一般僅1/8-1/4，拐軸為1-1.5，無法進(jìn)行上述的“轉(zhuǎn)移”。

本發(fā)明的目的旨在對(duì)電渣熔鑄方法進(jìn)行改進(jìn)，在熔鑄過程中使熔池或者渣池發(fā)生局部變形，以克服電渣熔鑄方法中的上述局限性，達(dá)到整體熔鑄出形狀十分復(fù)雜的產(chǎn)品的目的。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明在電渣熔鑄法中金屬凝固成型步驟之前，還包括通過模具的移動(dòng)所進(jìn)行的變形成型的步驟。本發(fā)明采用二種方式達(dá)到變形成型。第一種方式是，在主體結(jié)晶器的側(cè)壁上設(shè)置一些活塊狀模具，活塊模具在主體結(jié)晶器中能夠以大體上垂直于主體結(jié)晶器軸線的方向作往返移動(dòng)。主體結(jié)晶器一般為對(duì)開式的，可以是整體對(duì)開式，或是一拐一段對(duì)開式，或是多拐一段對(duì)開式，視熔鑄產(chǎn)品的形狀而定。在電渣熔鑄過程中，將活塊模具擠入相應(yīng)于曲拐部位的渣池中或者熔池表層中，或者渣池與熔池的交接面，即可形成一個(gè)拐。隨著熔煉的進(jìn)行，還可按上所述擠入第二個(gè)活塊模具、第三活塊模具……，直至熔鑄成整根多拐曲軸。

活塊模具開始擠入的最佳時(shí)刻為熔池表面與活塊模具下平面剛接觸的瞬間，擠入終止的最佳時(shí)刻為熔池表面上升到高于活塊模具下平面0.03-0.06的活塊模具厚度的瞬間。當(dāng)熔池表面上升至上一拐的下曲柄臂時(shí)開始拔出活塊模具。拔出過早會(huì)影響成型精度，甚至鋼液會(huì)重新熔穿上曲柄臂，拔出過晚將增大拐頸殘余應(yīng)力以及拔出困難。

擠入活塊模具要設(shè)計(jì)成與變形部位相應(yīng)的形狀。擠入活塊模具的寬度B和厚度H應(yīng)符合以下關(guān)系式：

B＝0.8、～1.2d;H≤0.9L

式中：d為連桿軸頸直徑;

L為連桿軸頸長度。

如果B＞1.2d，則活塊模具擠入困難。倘若B＜0.8d，則主體結(jié)晶器的使用壽命會(huì)大大地縮短。假如H＞0.9L，則無法滿足曲柄臂成型的精度要求。

為了保證擠入的安全和擠入活塊模具的使用壽命，活塊模具內(nèi)要用水冷卻，而且進(jìn)水要使用噴管，對(duì)中高溫死角區(qū)，進(jìn)水壓力要比主體結(jié)晶器的進(jìn)水壓力高1-2倍。

活塊模具擠入和拔出的傳動(dòng)形成式可以是多種多樣的現(xiàn)有技術(shù)，但是必須保證擠入的力的作用線與連桿軸頸對(duì)中。