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凸轮轴是汽车发动机上的重要组成部件,专门负责控制进气门和排气门开启和关闭的时间,关系着进排气的大小及准确性,并直接影响燃烧比和节能降耗问题,因此只有凸轮轴高硬耐磨才能始终很好地保证发动机符合设计要求,并提高整个发动机的性能。 在铸铁中，碳能以化合态的渗碳体和游离状态的石墨两种形式存在，游离状态的石墨容易形成片状结构。这是由于石墨的晶格为简单六方晶格，基面中的原子间距142nm，原子间结合力较强；而两基面间的面间距340nm，因基面间距较大，原子间结合力较弱，故结晶时易形成片状结构，且强度、塑性和韧性极低，接近于零，硬度仅为3HBS。另外，在碳原子的四个价电子中，只有一个价电子参加到电子气中去，这便是石墨具有某些不太明显的金属性能(如导电性)的原因。铸铁型材具有组织均匀致密；耐压气密性好；减磨性能强；表面质量光洁；尺寸精度高：加工余量小；硬度分布均匀；抗拉伸强度高,无缩松,气孔,夹渣,砂眼等缺陷,机械性能优越,其中为显著的特点是具有度和高韧性相结合以及优良的抗疲劳性能。空心铸铁型材及水平连铸装置，在相应领域内替代砂型铸件，这种空心铸铁型材的截面中部有通孔，截面轮廓形状为圆形、矩形、多边形。上述空心铸铁型材的水平连铸装置，其基本结构包括保温炉、设置于炉口处的外结晶器、牵引设备组成，其特征在于在保温炉内与外结晶器对应位置设置内结晶器。所述的内结晶器固定保温炉下部的外壁上。本实用新型采用的技术方案，与砂型铸造相比，表现在机械性能提高，切削性能提高，表面光洁，加工余量小，可直接加工成阀体、齿轮泵外壳，液压导向套等，比实心型材的再加工提高了工效。空心铸铁型材生产，基本有三种方式，种采用垂直下拉的间歇式连铸铁管生产装置，该装置因生产的型材致密性差已被淘汰；第二种采用水平连铸加内结晶器的生产装置生产空心铸铁型材，前面我们已讨论过化合态的渗碳体，它若加热到高温，便会分解为铁和碳(Fe2C→3Fe。所以化合态的渗碳体只是一种亚稳定相，而游离态的石墨则是一种稳定相。一般，在铁碳合金的结晶过程中，因为渗碳体的含碳量69％)比石墨的含碳量(100％)更接近于合金成分的含碳量5％o％)，析出渗碳体时所需的原子扩散量较小，渗碳体的晶核易形成，所以自合金液体或奥氏体中析出的是渗碳体而不是石墨。 在凸轮轴生产材质的选择上,由于球墨铸铁具有优良的减震性、良好的耐磨性以及不亚于钢的强度等众多优点而成为多数凸轮轴生产厂家的 。 FCD700球墨铸铁凸轮轴是哈尔滨东安汽车发动机公司为其4G6系列发动机生产的一款度球墨铸铁汽车铸件,长期以来该公司采用冲入法工艺进行球化孕育处理,虽然这种工艺条件也能达到凸轮轴性能指标要求,但一直存在着很多问题,如铸件球化率低,球化效果不稳定,有时铸件白口倾向较大;回炉料利用率低,生产成本高;球化剂消耗量大,浇注机内残镁量波动大,且镁的收得率低;工业现场弧光大,烟尘多,劳动环境恶劣,工人劳动强度大等。
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对比板状零件模拟和实验结果，表明充型模拟过程中的充型时间、充型形态、气隙等结果和实验记录的结果吻合；叉状零件成型过程在一个计算模型中完成，模拟结果表明模拟与试制的缩孔结果吻合，可以预测铸铁型材缩孔可能出现的位置，为工艺设计打下了基础。本文提出了一种水平连铸工艺设计中浇冒结合的设计方法。工艺设计阶段对轴承座进行凝固分析，得出了铸铁型材各部分的模数后，使用截面比设计法、均衡凝固设计法来定量化设计浇冒口系统的尺寸。研究表明该铸铁型材应采用底注式浇注系统为宜，对铸铁型材中部区域采用浇冒系统处理热节，提取凝固模拟结果中热节处的平均模数和金属液体积，即可对浇冒口系统的尺寸进行定量化设计；充型结果表明浇注节奏应为“先慢后快再慢”；凝固结果表明浇冒口液态补缩明显，石墨化膨胀压力没有损失，铸铁型材设计良好。将该铸铁型材参数应用于生产，生产的灰铸铁轴承座质量良好，满足使用要求。
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