D、E型石墨灰铁连铸管在曲轴衬套上的应用.pdf

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1、许呖王海生黄志强白柯：D、E型石墨灰铁连铸管在曲轴衬套上的应用17本—必—父—，c—父—哭—，c—铂8工艺技术8哇r，f—)r—x～勺f—)r甜D、E型石墨灰铁连铸管在曲轴衬套上的应用AppUcationofBpeD&EGreyIronTubeMadebyCo埘n帅吣C嬲tinCr钏lll【shmB啦hing许畅王海生黄志强白柯(西安理工大学)[摘要]论证了用水平连铸灰铁棒材制作曲轴衬套时，一个常见缺陷产生的由来，指出：衬套内孔上部分弧段较软的原因在于，棒材横断面上有偏心分布的“液芯组织”，这种等轴晶组织石墨粗大，铁素体含量多，无论是在

2、铸态还是经淬火处理，其硬度和耐磨性均低于先行凝固的外壳层。用垂直连续铸造方法拉制出灰铁空心型材，全断面上的石墨形态为D、E混合型，用来制作新型内燃机的曲轴衬套，表现出良好的机械性能和理想的服役寿命。[关键词]曲轴衬套水平连铸垂直连铸石墨形态Abstract：Acommondefectisdemonstratedwhenthecranksh甜tbushingmadebyhorizontalcontin。uouscastgreyironbar．Thereasonthatpanofinnerboreofbushingissofterliesi

3、ntheeccentricdistri—butionof“1iquidcorestmcture"onthecross—sectionofsolidbar．ThegraphiteofthisisometriccrystalstmctureiscoaI弓eandwithhigherpercentoff色rrite．Eitherascastorquenched，its’hardnessandwearresistancearelowerthanoutersheUsolidified．OnthefuUsectionofgreyimntubemad

4、ebyVerticalcon-tinuouscast，thegraphiteismixedtypeofD&E．Itcouldbeusedincrankshaftbushingfornewtypeofcombustionengine，whichwillachievegoodmechanicalpeIfo瑚anceandidealworkinglife．Keywords：CrankshaftbushingHorizontdcontinuouscastVerticalcontinuouscastGraphitetypeU刖暑一种新引进的内燃机

5、上所用的曲轴衬套，要求全断面为D、E型石墨，且石墨片长度小于O．06mm；游离铁素体含量小于3％；渗碳体含量小于1％；含硅量小于2％；石墨面积比率小于20％；硬度范围HB210q80，但同一零件上的硬度范围应在15HB以内。承制企业先后用砂铸、精铸、离心铸造、水平连铸等方法试制其管坯，都因不能全面满足上述6条要求而失败。其中最接近于成功的是用水平连铸棒材制作。水平连铸棒材最终被弃用的原因有二。一是材料浪费严重，二是同一零件上的硬度范围远超15HB，高达30HB。而改用垂直连铸的灰铁空心型材之后，所有的技术要求都被满足，材料的利用率也高达

6、80％以上。1问题描述砂铸、精铸和离心铸造的问题，主要出在石墨形态及其长度上。虽然有不少学者多年来对灰铁中D、E型石墨的正面作用作过论述¨’2J，并且在近年内修订的灰铁金相检验标准旧1及其说明中，对D、E型石墨的定义和正面作用作过重新评价和肯定M3，但在有关行业和企业的产品标准中，仍沿袭二十多年前的标准，对D、E型石墨持排斥立场。然而在一种新引进的内燃机上，外方对曲轴衬套的石墨形态明确要求是D、E型，且石墨长度小于0．06mm。砂铸、精铸和离心铸造的管坯难于满足此要求。采用水平连铸棒材，钻孔车削，加工成空心零件，是制作高端环套类耐磨零件

7、的常用办法，因为水平连铸棒材具有致密的铸态组织。但是在制成上述曲轴衬套后，发现有两个问题。一是在内孔一侧18内燃机与配件2016年第7期的部分弧段上，有A、B型石墨存在，且片长超过0．15mm；二是在此弧段上的硬度，低于其它部位硬度20一30HB。2原因分析2．1“液芯区”组织的产生与影响水平连铸的结晶器是水平安装的，在此工况下，结晶器内的液一固转变形态如图1所示。奢重蔷套套墓圈l水平连褥时结晶器内的凝固转变状况铁水在结晶器中凝固成薄壳，随后逐渐增厚过程中，因液一固转变而发生约4％的体积收缩，导致管状壳层与石墨套内壁之间产生间隙，这种间

8、隙将被灼热的空气所填充，叫做气隙。气隙的导热性很差，构成了热量传输中的主要阻碍。据相关研究估算，气隙热阻占到整个系统热阻的70％以上’5‘6j。在水平连铸情况下，这种气隙在型材圆周上的厚度分布并不均匀。由于