風(fēng)冷式單缸汽油機(jī)的曲軸是該機(jī)的重要傳動(dòng)零件之一，對(duì)鑄件尺寸精度、表面粗糙度及重量偏差要求均較嚴(yán)格，且不允許有鑄造缺陷，按照美國(guó)292標(biāo)準(zhǔn)，要求曲軸的機(jī)械性能：抗拉強(qiáng)度σb≥620N/mm2，屈服強(qiáng)度σ0.2≥450N／mm2，延伸率δ不小于4%。硬度223～269HB金相組織：圓整的石墨球不少于80%，基體為中等片狀珠光體40%左右，約40%牛眼狀鐵素體，F(xiàn)e3C＜5％，且應(yīng)是細(xì)小和均勻分布的。鑄件不進(jìn)行熱處理，應(yīng)在鑄態(tài)下獲得，并保證組織均勻和機(jī)械性能。
1 工藝選擇
通常對(duì)單拐小曲軸，多采用煤粉砂造型，邊暗冒口補(bǔ)縮，平澆平冷的工藝，以適應(yīng)大批量生產(chǎn)。采用了冷硬樹(shù)脂砂造型，無(wú)冒口鑄造，平做立澆立冷工藝.
2 材質(zhì)控制
曲軸材質(zhì)按要求屬高強(qiáng)度、較高韌性球墨鑄鐵，且應(yīng)在鑄態(tài)下獲得。通常有兩種方法可以達(dá)到：一是非合金化法，主要是通過(guò)控制鐵水化學(xué)成份，合適的鑄型，掌握好打箱時(shí)間來(lái)達(dá)到，二是合金化法，即在配料中加入少量合金化元素。我們采用在配料中加入少量紫銅，控制好鐵水化學(xué)成份和打箱時(shí)間的方法。為保證冶金質(zhì)量，采用中頻電爐熔煉。鑄件澆注后，夏季在砂型內(nèi)約冷卻6～9分鐘，冬季約冷卻11～15分鐘，打箱出件。
3 分析討論
(1)曲軸采用140/70目冷硬樹(shù)脂砂造型，待建立一定強(qiáng)度后起模，鑄型自然固化2～4小時(shí)，入爐低溫烘烤，不但較快地達(dá)到終強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，而且大大降低了澆注時(shí)的發(fā)氣量。由于樹(shù)脂砂型剛性較高，有利于球鐵曲軸的自補(bǔ)縮，并獲得良好外觀質(zhì)量的鑄件。
(2)從圖1、圖2可見(jiàn)，立澆立冷工藝的工藝出品率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平澆平冷工藝，前者采用均衡凝固原則設(shè)計(jì)，后者采用傳統(tǒng)的順序凝固原則設(shè)計(jì)。對(duì)于球鐵小曲軸，本設(shè)計(jì)可以獲得無(wú)縮孔缺陷的致密鑄件。
(3)考慮到銅能增加珠光體的含量，并細(xì)化珠化體、強(qiáng)化珠光體中的鐵素體，從而使球鐵的強(qiáng)度和硬度增加，據(jù)資料介紹，銅的石墨化能力為硅的1/5，可降低球鐵的白口傾向，避免鑄件出現(xiàn)自由滲碳體，故在配料中加入了少量的紫銅。由表1、表2可見(jiàn)，用含Mn量較低的本溪生鐵生產(chǎn)的曲軸，均能穩(wěn)定地獲得較高的抗拉強(qiáng)度和滿意的延伸率，且基體中無(wú)Fe3C組織。
(4)鑄態(tài)球鐵曲軸的機(jī)械性能主要取決于基體中珠光體含量的多少，珠光體含量增加，抗拉強(qiáng)度提高，延伸率下降，反之亦然。由表2可見(jiàn)，當(dāng)基體中珠光體含量達(dá)到90%時(shí)，硬度增加，延伸率明顯下降，表中抗拉強(qiáng)度較低，這是由于試樣原因所致。故在生產(chǎn)中，將珠光體含量控制在80%～85%為宜。
(5)曲軸的機(jī)械性能及金相組織主要決定于鐵水化學(xué)成份的控制和球化孕育處理工藝，打箱時(shí)間只作參考。
4 結(jié)語(yǔ)
(1)對(duì)于內(nèi)外在質(zhì)量要求較高的小曲軸，采用冷硬樹(shù)脂砂型、無(wú)冒口鑄造、立澆立冷工藝，可以保證獲得優(yōu)質(zhì)的鑄件。
(2)在爐料中加入少量紫銅，嚴(yán)格控制鐵水化學(xué)成份，作好爐前球化孕育處理，完全可以在鑄態(tài)下得到高強(qiáng)度，較高韌性的球墨鑄鐵件.
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