技術領域

本發明屬于機械制造塑性加工領域，具體涉及一種適用于非調質鋼曲軸坯的鑄鍛復合工藝方法。

背景技術

曲軸是發動機的一個重要組成部分，廣泛應用于各種內燃機發動機的汽車、輪船等行業中。曲軸在工作中承受著扭轉應力、交變彎曲應力、往復慣性力、回轉離心力和它們形成的力矩以及高載荷沖擊振動，其主要的失效形式是輸出端腐蝕和裂紋、軸頸磨損以及曲軸的彎曲和斷裂。曲軸的壽命決定了發動機的壽命。目前發動機曲軸主要有鍛造成形的鍛鋼曲軸和鑄造成形的球墨鑄鐵曲軸。鍛鋼曲軸的纖維流線保存完整，所以具有較高的彎曲疲勞強度，但模鍛時材料利用率低，生產耗時長，并且模鍛的模具成本較高，設備噸位較大。球墨鑄鐵曲軸制造成本比鍛鋼曲軸成本低，但是球墨鑄鐵曲軸的質量和性能一般，疏松、縮孔、晶粒粗大等鑄造缺陷使其抗疲勞性能降低。

近年來，非調質鋼的應用發展迅速，已被廣泛應用于汽車曲軸、連桿、半軸、轉向節、前軸和萬向節叉等多種汽車鍛件。非調質鋼是在低合金鋼或中碳素結構鋼的基礎上中加入釩、鈦、鈮等微量合金元素，通過控制加熱溫度、加熱速度、冷卻速度等方式，使材料在鍛后或軋后就獲得較好的綜合力學性能和均勻的微觀組織，不必再進行調質熱處理。減少了熱處理工序和設備，避免熱處理時的熱變形和淬火出現的裂紋，改善了零件的切削性能，提高了產品質量，縮短了生產周期，降低了勞動強度，并大大減少了熱處理所造成的環境污染，顯著地增加了企業的經濟效益和社會效益。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服了現有技術存在的材料利用率低、模具成本高等問題，提供了一種非調質鋼曲軸坯的鑄鍛復合工藝；先鑄造非調質曲軸鑄坯，然后通過鍛造消除鑄造缺陷、改善鑄態組織，最終獲得曲軸坯鍛件。應用該工藝成形曲軸坯可以提高材料利用率的同時縮短加工時間，減少模具的成本和設備噸位，提高生產效率，具有十分重要的現實意義。

為解決上述技術問題，本發明是采用如下技術方案實現的：

一種非調質鋼曲軸坯的鑄鍛復合工藝方法，包括以下步驟：

步驟一：熔煉非調質鋼；

步驟二：將熔煉好的非調質鋼注入鑄造模具中，澆注成形曲軸鑄件坯；

步驟三：冷卻后落砂；

步驟四：清理，包括去除澆注冒口和表面清理；

步驟五：曲軸鑄件坯加熱；

步驟六：曲軸鑄件坯閉式熱模鍛，得到曲軸鍛件坯；

步驟七：曲軸鍛件坯可控冷卻；

步驟八：曲軸鍛件坯表面清理和檢測。

步驟二中所述曲軸鑄件坯的尺寸，是根據已確定的曲軸坯的冷鍛件圖，由冷鍛件圖根據熱收縮率推出熱鍛件圖，再由熱鍛件圖根據材料的鑄造收縮率、起模斜度、工藝補正量和后續鍛造工藝因素推出鑄件圖，從而確定曲軸鑄件坯的尺寸。

步驟二中所述的鑄造模具，是根據已確定的曲軸坯的熱鍛件圖，由熱鍛件圖再根據材料的鑄造收縮率、起模斜度、工藝補正量和后續鍛造工藝因素推出鑄件圖，根據曲軸鑄件坯的鑄件圖，結合曲軸類件的特征，確定鑄造工藝，設計鑄造模具。

步驟二中所述曲軸鑄坯件采用鐵型覆砂鑄造，轉包澆注，可一模澆注多件。

所述曲軸鍛件坯采用閉式模鍛鍛造，將曲軸鑄件坯在終鍛模膛中一次終鍛成形后所得；鍛件的分模面應當選擇在有最大水平投影尺寸的位置處。

步驟七中所述可控冷卻，是指終鍛后曲軸鍛件坯的冷卻速度可調，具體為：將曲軸鍛件坯置于輥底式爐內，輥底式爐分為三段，每段的溫度可調，將每段設為不同的溫度，曲軸鍛件坯通過時便能夠實現冷卻速度調節。

與現有技術相比本發明的有益效果是：

1.將鑄造制坯和鍛造成形結合成形曲軸坯，可在提高材料利用率，降低模具成本，減少鍛造設備噸位的同時，有效改善零件的內部組織和性能，提高其使用壽命。

2.大批量生產時可提高生產效率，縮短生產周期。

3.非調質鋼不必再進行調質熱處理，減少了熱處理工序和設備，避免熱處理時的熱變形和淬火出現的裂紋，改善了零件的切削性能，提高了產品質量，縮短了生產周期，降低了勞動強度，并大大減少了熱處理所造成的環境污染，顯著地增加了企業的經濟效益和社會效益。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步的說明：

圖1是本發明所述非調質鋼曲軸坯的鑄鍛復合工藝方法的復合工藝成形過程示意圖；

圖2是汽車發動機曲軸坯的鑄件圖；

圖3是曲軸坯鑄造澆注示意圖；

圖4是曲軸坯的鑄件圖；

圖5是曲軸坯的鍛造過程示意圖；

圖6是曲軸坯的鍛件圖；

具體實施方式