凸轮轴设计

四川大学锦城学院《凸轮轴铸造工艺的探讨》

课程设计报告

报告题目：凸轮轴铸造工艺设计

所在班级：材料成型1班

小组成员：尹汉雄、刘东源、刘云翼、陈洋指导老师：李小平

完成时间：2012年6月18日

目录

1.生产条件............................................................................................. - 3 -

2.化学成分的选择 ................................................................................ - 3 -

3.球墨铸铁的熔炼及操作要点 ............................................................ - 4 -

4.球化处理............................................................................................. - 4 -

5.球墨铸铁的孕育处理操作 ................................................................ - 5 -

6.球铁的炉前检验 ................................................................................ - 6 -

7.浇注及铸造工艺参数 ........................................................................ - 6 -

8.造型工艺............................................................................................. - 7 -

9.出气孔................................................................................................. - 9 -

10.模样选择......................................................................................... - 10 -

11.砂箱的选择和设计......................................................................... - 10 -

12.铸件的冷却..................................................................................... - 10 -

13.铸件浇冒口、飞翅和毛刺的去除 ................................................ - 11 -

14.铸件的表面清理 ............................................................................ - 11 -

15.铸件的挽救..................................................................................... - 11 -

16.铸件的防锈涂装 ............................................................................ - 11 -

17.铸件质量的无损检验 .................................................................... - 11 -

18.热处理工艺..................................................................................... - 12 -

19.热处理检验 .................................................................................. - 13 -

20.结束语............................................................................................. - 15 -

凸轮轴是发动机的一个关键部件，它关系着进排气的大小及准确，直接影响燃烧比，关系节能降耗和环境污染问题，耐磨才能始终很好的保证发动机符合设计参数，提高整个发动机的性能。珠光体球墨铸铁用于凸轮轴是一种较理想的材质。

1.生产条件

采用1t中频率感应电炉熔炼铁液。生铁用Q10或Q12球墨铸铁专用生铁。炉前用堤坝式浇包进行球化，球化剂放入堤坝后用球铁屑或者球铁板覆盖，上面再加上珍珠岩捣实。铁液出炉的温度1450~1470°C。球铁孕育后，浇注三角试片，检验球化孕育情况。造型合箱时在浇注系统中安放纤维过滤网，对铁液进行过滤处理，以减少夹渣等缺陷。

2.化学成分的选择

球墨铸铁化学成分的选择，是根据其铸件机构，需要的组织，力学性能和铸造性能来确定。原铁液化学成分的一般选择原则是高碳，低硅，低锰、磷、硫，通过加大孕育来保证质量。

2.1碳当量与灰铁相比球铁可以选用较高的碳当量，一般多为共晶或过共晶成分，上限以不出现石墨漂浮为原则，下限以不出现自由渗碳体，保证球化，孕育为准。把碳当量控制在4.2%-4.8%之间则缩孔小,缩松少,可以健全铸件.

2.2 C 提高含碳量，增加碳当量，析出石墨数量多，球径细小，圆整度好，有利于石墨的球化，还能防止铸态出现过多的自由渗碳体，铁叶充型能力好，缩松小且集中，锁孔易补缩。但增加铁素体的数量，减少珠光体的数量。所以珠光体球铁不易太高，太高就有石墨漂浮的可能。对铸态球墨铸铁来说,增加含碳量可以减少游离渗碳体,碳的质量分数接近3%时,渗碳体消失:超过3%时开始出现铁素体.球光体凸轮轴一般在

3.5%~3.9%。

2.3 Si球墨铸铁中的硅主要来自三方面：原铁液的含量，球化剂带入量和孕育剂带入的硅量。球铁含硅量越高，石墨球数目面增多，圆整度越好。球铁的含量决定于铸件的壁厚大小和金属基体组织的要求，凸轮轴属于厚大件，含硅量应低些，以防止石墨漂浮。自由渗碳体的防止主要依靠孕育来解决。含硅量应控制在2.0%~2.6%。

2.4 Mn球墨铸铁中，球化元素的去硫能力比锰强，锰主要起到化合作用，锰对稳定珠光体的作用也很明显.可以消除铁素体组织特别是消除石墨球周围的铁素体组织。有时候形成少量的碳化物，对于厚大断面的铸件来说,锰是偏析倾向特别显著的元素,锰是再残余铁液中富集的元素,锰被不断长大着的共晶团所排挤,以致富集在共晶团边界上,因此便在共晶团边界上形成富锰的组织成分,最后则以碳化物形式凝固,在晶界处形成硫化物，因此不易过高。过高还会有增加铸件的缩松化倾向，增大线收缩率，降低球铁的塑性和韧性。凸轮轴属于厚大件更为严重，应严格控制，一般在0.4%~0.6%之间。

2.5 P 磷是有害元素，在球墨铸铁中,因其呈粥样的凝固方式, 磷很容易偏析,当磷的质量分数接近0.1%时,就会出现体积分数为2%的磷共晶.随着铸件壁厚增加,则偏析加速,在热节部位,磷共晶数量就多,使球铁的伸长率、冲击韧性和强度剧烈下降，还会增加缩松、缩孔级裂纹的机率，磷的质量分数超过0.06%时,塑性(即断后伸长率)和冲击韧度急剧下降,为此,珠光体球墨铸铁要求含磷量更低,对于结构零件,磷的质量分数不应大于0.07%,最好在0.05%~0.07%。