[发明专利]一种合金铸铁缸套铸造方法

说明书

本发明提供一种合金铸铁缸套铸造方法，包括造型制芯、制覆膜砂芯、下芯合箱、冶金熔炼、孕育浇注以及后处理工序。本发明通过合理的成分设计，采用碳化硅预处理、倒包随流、浇注随流的强化孕育措施，高温熔炼镇静等措施获得了一种A型石墨＞95%，石墨等级为4‑5级，珠光体含量＞95%，抗拉强度＞300MPa，本体硬度为HB210‑270的一种优质的合金铸铁材料，提高了缸套的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种缸套铸造方法，尤其是一种合金铸铁缸套铸造方法，属于金属铸造技术领域。

背景技术

缸套作为发动机的核心部件，工作中承受高温、高压、高负荷，工况十分恶劣，故其性能的优劣至关重要。由于缸套结构复杂，致密度要求极高，其不同部位的微观组织结构、石墨形态、石墨尺寸以及力学性能也均有着十分严格的要求，因此铸造难度很大。长期以来广为采用的离心铸造虽具有组织致密、工效高的特点，十分适合作为规则回转体的气缸套毛坯浇注，但实践中容易产生以下问题:(1)离心铸造过程中存在大量的过冷石墨，容易形成D型、E型石墨——在100倍显微镜下检查可以发现存在大量游离渗碳体，使缸套抗震性差。其主要原因是离心铸造的金属型外模加快了铁液的冷却凝固速度，导致产生大量过冷石墨和游离渗碳体。而高性能合金铸铁气缸套既要有高强度和硬度，同时还应具有良好好的切削性能和配副性能，其材料组织的理想结构是均匀分布、形态适中的A型石墨，基体以细片状珠光体为佳，之间的碳化物越少越好。

(2)离心铸造过程中内表面在高速旋转状态中直接与空气接触，气流速度大、金属外型冷却快使得铸件趋向于逐步向内侧凝固，导致内侧最后凝固部位容易出现缩松；并且复杂缸套成形过程中，扫气口处由于壁厚相较厚，凝固过程中存在较大的热节，在得不到充分补缩的情况下，更容易出现缩松。

(3)离心铸造过程中铁水冷却过快，熔炼、孕育、浇注过程中产生的熔渣、气体来不及排出，容易残留在铸件内形成气孔、夹渣；甚至有可能在离心铸造过程中产生成分偏析，导致铸件组织不均匀而报废。

总之，离心铸造适于结构较为简单的缸套铸件大批量高效率生产，却由于存在上述问题，并不适用复杂结构的缸套生产。另外，复杂结构缸套通常设置扫气口以及Φ8mm左右的通水孔，此类不能通过机加工获得的特殊孔结构，无法通过离心铸造成型，也不能满足此处的补缩要求。

经检索发现，中国专利申请号为200910233085.7的中国专利公开了合金铸铁铸造气缸套工艺，其离心铸造仅适用于结构简单的回转体，而用于诸如具有18个直径7.9mm成型孔的气缸盖铸造必然遇到技术瓶颈。此外公开号为CN 101698219 A ，公开一种负压实型气缸套铸造方法，该申请虽然都属于缸套的铸造及生产领域，但是通过对比可以看出，该申请采用实型铸造，高温铁水融化泡沫模样，在负压下气体排出，从而获得所需的缸套铸件，泥芯的制作采用的是泡沫塑料模样和干砂作为铸件成形面，该工艺方法对缸套成形的关键要点描述不够准确，对特殊结构的缸体无法完成铸造。申请号为201080001293.5的中国专利申请公开了用于汽缸盖的铸铁合金，该具有片状石墨的铸铁合金包含如下添加剂:2.80重量%-3.60重量%碳(C),1.00重量%-1.70重量%硅(Si),0.10重量%-1.20重量%锰(Mn),0.03重量%-0.15重量%硫(S),0.05重量%-0.30重量%铬(Cr),0.05重量%-0.30重量%钼(Mo),0.05重量%-0.20重量%锡(Sn)和一般杂质。其化学成分中未含铜、钼含量较低，且未提及生产过程中熔炼、孕育等重要环节过程控制，因此无法控制石墨形态及石墨尺寸，难以得到高品质的合金铸铁。

发明内容

本发明针对上述提出的技术问题，提出一种合金铸铁缸套铸造方法，通过对铸造工艺的改进， 可妥善解决复杂结构合金铸铁缸套铸造瓶颈问题，获得组织致密，微观结构、石墨形态和综合性能优异的合金缸套。

本发明解决以上技术问题的技术方案是:提供一种合金铸铁缸套铸造方法包括以下步骤: