【技术实现步骤摘要】
本公开涉及曲轴，更具体地说，涉及制造用于车辆的具有高弹性和高强度的铸铁曲轴的系统和方法。
技术介绍
1、曲轴是能够在往复运动和旋转运动之间进行转换的车辆部件。曲轴可以以多种方式制造，例如通过铸坯、锻造和浇注。目前，铸铁合金曲轴的制造可以得到改进，以实现更高的弹性、更高的强度、质量效率和成本节约。
技术实现思路
1、因此，虽然目前的曲轴达到了预期目的，但仍需要一种新的和改进的系统和方法来制造车辆曲轴，例如铸铁合金曲轴。根据本文讨论的实施例和示例，本公开提供了制造具有高弹性和高强度的车用铸铁合金曲轴的系统和方法。
2、根据本公开的一个方面，提供了一种制造具有高弹性和高强度的铸铁曲轴的方法。所述方法包括提供曲轴的负砂型铸造模具。所述负砂型铸造模具具有空腔，以在水平面上形成曲轴。
3、在该方面，所述方法还包括：提供进给机构，所述进给机构设置在至少一个模具型腔附近。所述进给机构包括限定冒口几何形状的冒口。所述冒口具有与冒口和至少一个模具型腔流体连通的连接器。所述连接器具有与至少一个模具型腔流体连通的颈部。所述连接器具有开口端，所述开口端布置成从颈部逐渐扩展至至少一个模具型腔，从而限定了相对于水平面的冒口连接角。
4、所述方法还包括：在预定温度下熔化第一金属材料以限定熔融金属材料，并将熔融金属材料按照冒口几何形状以冒口连接角送入负砂型铸造模具的型腔中。此外，冒口连接角对应于连接器的连接器模数。连接器模数至少比铸造模具的铸件模数大10％。此外，冒口几何形状对应
5、在该方面，所述方法还包括：在负砂型铸造模具中使熔融金属材料在预定凝固时间内冷却，以限定具有铸铁曲轴尺寸的凝固的金属材料。此外，所述方法包括将凝固的金属材料从负砂型铸造模具中分离出来以限定铸铁曲轴。
6、在该方面的一个示例中，第一金属材料包括：2.2重量百分比(wt％)至3.2wt％的碳(c)、1.7wt％至2.3wt％的硅(si)、0.2wt％至0.6wt％的锰(mn)、至多0.03wt％的磷(p)；至多0.02wt％的硫(s)、0.2wt％至0.6wt％的铜(cu)、0.1wt％至0.4wt％的铬(cr)、0.4wt％至0.8wt％的镍(ni)、0.15wt％至0.45wt％的钼(mo)、0.2wt％至1.0wt％的钴(co)、0.02wt％至0.06wt％的镁(mg)、至多0.002wt％的铼(re)、2.5wt％至4.0wt％的碳当量，余量为铁(fe)。
7、在另一示例中，铸件模数为：mcf＝tcs×c1×c2，其中mcf是铸造模具的进给模数，tcs是铸造模具的局部凝固时间，c1是材料常数，c2是模具常数。在该示例中，c1＝f(tliquidus,tmold,tpour,l,k,ρmetal,ρmold,cpmold,cpmetal)。在该示例中，tliquidus是熔融金属材料在进给步骤中的温度；tmold是铸造模具的温度；tpour是熔融金属材料在熔化步骤中的温度；l是熔融金属材料的潜热；k是熔融金属材料的导热率；ρmetal是熔融金属材料的密度；ρmold是铸造模具的密度；cpmold是铸造模具的比热；cpmetal是熔融金属材料的比热。
8、进一步在该示例中，连接器模数为：mnf＝tns×c1×c2，其中mnf是连接器的进给模数，tns是连接器处的局部凝固时间。此外，冒口模数为：mrf＝trs×c1×c2，其中mrf是冒口的进给模数，trs是冒口处的局部凝固时间。
9、在一个示例中，凝固的金属材料的结节尺寸为1微米至5微米，结节数大于200结节/mm2。在另一示例中，凝固的金属材料的弹性模数(e)为175gpa至235gpa。在另一示例中，凝固的金属材料的极限拉伸强度(uts)为750-950兆帕(mpa)至1200mpa，屈服强度(ys)大于450mpa，伸长率(el)大于3％。在又一个示例中，凝固的金属材料的孔隙率小于10％。
10、在该方面的一个示例中，所述进给步骤包括基于铸造模具上第一位置的铸件几何形状确定铸件模数。所述进给步骤还包括：确定连接器模数以限定连接器上第二位置的连接角。此外，所述进给步骤还包括：确定冒口模数以限定冒口上第三位置的冒口几何形状。
11、根据本公开的另一方面，提供了一种用于制造车辆铸铁曲轴的系统。所述系统包括成型单元，所述成型单元布置成在水平面上形成铸铁曲轴的负砂型铸造模具。所述模具包括至少一个模制型腔，模压型腔的图案具有铸铁曲轴的尺寸。所述系统还包括炉具，所述炉具布置成在预定温度下熔化第一金属材料以限定熔融金属材料。
12、在该方面，所述系统还包括进给机构，所述进给机构包括限定冒口几何形状的冒口。所述冒口布置成具有连接器，熔融金属材料流过该连接器。所述连接器具有与至少一个模具型腔流体连通的颈部。所连接器具有开口端，所述开口端布置成从颈部逐渐扩展至至少一个模具型腔，从而限定了相对于水平面的冒口连接角。
13、进一步根据该方面，进给机构被布置成将熔融金属材料根据冒口几何形状以冒口连接角送入至少一个模具型腔中。冒口连接角对应于连接器的连接器模数。连接器模数至少比铸造模具的铸件模数大20％。冒口几何形状对应于冒口的冒口模数。冒口模数比连接器模数大20％。
14、此外，所述系统还包括冷却区域，所述冷却区域被布置成在负砂型铸造模具中使熔融金属材料在预定的凝固时间内凝固，以限定具有铸铁曲轴尺寸的凝固的金属材料。此外，所述系统还包括分离单元，所述分离单元被布置成将凝固的金属材料从负砂型铸造模具中分离出来以限定铸铁曲轴。
15、所述系统还包括与成型单元、炉具、进给机构和分离单元通信的控制器。所述控制器被布置成控制成型单元、炉具、浇注机构和分离单元。此外，所述系统还包括布置成为成型单元、炉具、进给机构、分离单元和控制器供电的电源。
16、在该方面的一个实施例中，第一金属材料包括：2.2重量百分比(wt％)至3.2wt％的碳(c)、1.7wt％至2.3wt％的硅(si)、0.2wt％至0.6wt％的锰(mn)、至多0.03wt％的磷(p)；至多0.02wt％的硫(s)、0.2wt％至0.6wt％的铜(cu)、0.1wt％至0.4wt％的铬(cr)、0.4wt％至0.8wt％的镍(ni)、0.15wt％至0.45wt％的钼(mo)、0.2wt％至1.0wt％的钴(co)、0.02wt％至0.06wt％的镁(mg)、至多0.002wt％的铼(re)、2.5wt％至4.0wt％的碳当量，余量为铁(fe)。
17、在另一个实施例中，铸件模数为：mcf＝tcs×c1×c2，其中mcf是铸造模具的进给模数，tcs是铸造模具的局部凝固时间，c1是材料常数，c2是模具常数。在该示例中，c1＝f(tliquidus,tmold,tpour,l,k,ρmetal,ρmold,cpmold,cpmetal)。在该本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制造具有高弹性和高强度的铸铁曲轴的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一金属材料包括：2.2重量百分比(wt％)至3.2wt％的碳(C)、1.7wt％至2.3wt％的硅(Si)、0.2wt％至0.6wt％的锰(Mn)、至多0.03wt％的磷(P)；至多0.02wt％的硫(S)、0.2wt％至0.6wt％的铜(Cu)、0.1wt％至0.4wt％的铬(Cr)、0.4wt％至0.8wt％的镍(Ni)、0.15wt％至0.45wt％的钼(Mo)、0.2wt％至1.0wt％的钴(Co)、0.02wt％至0.06wt％的镁(Mg)、至多0.002wt％的铼(Re)、2.5wt％至4.0wt％的碳当量，余量为铁(Fe)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铸件模数为：
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述凝固的金属材料的结节尺寸为1微米至5微米，结节数大于200结节/mm2。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述凝固的金属材料的弹性模数(E)为175GPa至235GPa。
6.根据权利
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述进给步骤包括：
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冒口连接角在30°和75°之间。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述凝固的金属材料的孔隙率小于10％。
10.一种用于制造车辆铸铁曲轴的系统，所述系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种制造具有高弹性和高强度的铸铁曲轴的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一金属材料包括：2.2重量百分比(wt％)至3.2wt％的碳(c)、1.7wt％至2.3wt％的硅(si)、0.2wt％至0.6wt％的锰(mn)、至多0.03wt％的磷(p)；至多0.02wt％的硫(s)、0.2wt％至0.6wt％的铜(cu)、0.1wt％至0.4wt％的铬(cr)、0.4wt％至0.8wt％的镍(ni)、0.15wt％至0.45wt％的钼(mo)、0.2wt％至1.0wt％的钴(co)、0.02wt％至0.06wt％的镁(mg)、至多0.002wt％的铼(re)、2.5wt％至4.0wt％的碳当量，余量为铁(fe)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铸件模数为：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：王良，王其桂，杨江怀，K·米斯特里，O·P·乔丹，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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