本发明涉及一种高强度铸态球铁曲轴及其铸造方法，属于金属加工领域。
背景技术：
众所周知，曲轴是发动机中最重要的部件。它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用，如在大众发动机中的曲轴抗拉强度要求高于800mpa。但经过试验，采用高强度铸态球铁曲轴抗拉强度也可高于800mpa，且单件价格只是进口的锻钢曲轴的一半，因此可考虑采用高强度铸态球铁曲轴来代替锻钢曲轴。铸态高强度球铁曲轴在国内一般采用正火加回火工艺获得；也有不少厂家采用铁模覆砂工艺微合金化铸态得到；少数厂家控制早开箱时间，利用余热正火来生产。观察这三种工艺：正火加回火工艺，热处理周期较长，易变形，机加工切削性能较差，成本较大；铁模覆砂工艺工装投入成本大，适合大批量生产，且需另辟生产线，成本较高；控制开箱时间，利用余热正火工艺受浇注温度、生产节奏变化等因素影响较大，不能稳定满足技术要求，且硬度偏硬，机加工切削刀具磨损大，由此可见采用上述三种方法铸造高强度铸态球铁曲轴均存在这一定的不足之处。
技术实现要素：
本发明的目的在于，提供一种高强度铸态球铁曲轴及其铸造方法。本发明具有稳定有效、成本较低、工艺简便且曲轴强度高的特点。
本发明的技术方案：一种高强度铸态球铁曲轴，按重量百分比计，所述曲轴包含有回炉料：15-25％、废钢：35-50％、w：3-8%、cu：0.2-0.7％、mn：0.7-1％、c：4-4.7％、s≤0.02％、si：1.1-2％、p≤0.03％、ti＜0.06％、mg：0.01-0.04％，余量为生铁。
前述的高强度铸态球铁曲轴，按重量百分比计，所述曲轴包含有回炉料：18-22％、废钢：38-45％、w：5-7%、cu：0.4-0.6％、mn：0.8-1％、c：4.2-4.5％、s≤0.02％、si：1.3-1.6％、p≤0.03％、ti＜0.04％、mg：0.01-0.03％，余量为生铁。
前述的高强度铸态球铁曲轴，按重量百分比计，所述曲轴包含有回炉料：20％、废钢：42％、w：6%、cu：0.5％、mn：0.9％、c：4.3％、s：0.01％、si：1.5％、p：0.02％、ti：0.02％、mg：0.015％，余量为生铁。
一种前述的高强度铸态球铁曲轴的铸造方法，包括如下步骤：
（1）按所述重量百分比将生铁、回炉料、废钢配制成炉料，将配制好的炉料放置在中频电炉中进行熔炼，采用增碳剂进行增碳处理，然后融化，并在融化后的铁水中加入所述比例的w、cu、mn、c、s、si、p、ti、mg，熔炼温度控制在1480-1520℃之间；
（2）将熔炼好的铁水在球化处理包内加入重量为熔炼铁水重量的0.8-1.2％的球化剂进行球化孕育处理，孕育剂的重量为熔炼铁水重量的0.3-0.8％；
（3）制作壳型，在壳型的浇口处放置孕育块，将壳型通过铁丸紧固在铁箱内准备浇注；
（4）将球化处理包内的铁水倒入壳型内进行浇注，浇注温度控制在1350-1400℃，浇注完成后1-1.5小时内开箱取出铸件。
前述的高强度铸态球铁曲轴的铸造方法，中频电炉中铁水成分用光谱仪、碳硫仪进行检测。
前述的高强度铸态球铁曲轴的铸造方法，步骤(2)中采用凹坑式球化处理包进行球化处理，所述球化剂、孕育剂放置在凹坑式球化处理包的凹坑内，所述球化剂、孕育剂被压铁片覆盖。
前述的高强度铸态球铁曲轴的铸造方法，步骤(2)采用冲入法进行球化处理。
前述的高强度铸态球铁曲轴的铸造方法，在步骤(3)中壳型为酚醛树脂砂壳型。
前述的高强度铸态球铁曲轴的铸造方法，所述壳型的浇口为设置的定量浇口杯，所述孕育块位于所述定量浇口杯杯底定置槽内。
本发明的有益效果：本发明通过在铁水中加入cu、mn等合金元素，增加和细化珠光体；通过在球化处理包内的第一次孕育处理和在壳型浇注口的第二次强化孕育处理，增加外来晶核，使晶粒和石墨细小，且石墨球圆整度提高；择用壳型和浇注温度的掌控，对获得所需的珠光体量及其稳定性具有保障作用，从而提高了曲轴的抗拉强度，使曲轴材质可稳定达到技术要求。铸态曲轴具有良好的机加工切削性能。该铸态高强度球铁曲轴铸造方法可充分利用现有生产条件，不用在相变温度以上开箱，无需另辟生产线，生产成本低。
具体实施方式
本发明的实施例
实施例1：一种高强度铸态球铁曲轴，按重量百分比计，所述曲轴包含有回炉料：20％、废钢：42％、w：6%、cu：0.5％、mn：0.9％、c：4.3％、s：0.01％、si：1.5％、p：0.02％、ti：0.02％、mg：0.015％，余量为生铁。
上述的高强度铸态球铁曲轴的铸造方法，包括如下步骤：
（1）按所述重量百分比将生铁、回炉料、废钢配制成炉料，将配制好的炉料放置在中频电炉中进行熔炼，采用增碳剂进行增碳处理，然后融化，并在融化后的铁水中加入所述比例的w、cu、mn、c、s、si、p、ti、mg，熔炼温度控制在1500℃之间；
（2）将熔炼好的铁水在球化处理包内加入重量为熔炼铁水重量的1％的球化剂进行球化孕育处理，孕育剂的重量为熔炼铁水重量的0.6％；
（3）制作壳型，在壳型的浇口处放置孕育块，将壳型通过铁丸紧固在铁箱内准备浇注；
（4）将球化处理包内的铁水倒入壳型内进行浇注，浇注温度控制在1380℃，浇注完成后1.3小时内开箱取出铸件。
中频电炉中铁水成分用光谱仪、碳硫仪进行检测。
步骤(2)中采用凹坑式球化处理包进行球化处理，所述球化剂、孕育剂放置在凹坑式球化处理包的凹坑内，所述球化剂、孕育剂被压铁片覆盖。
步骤(2)采用冲入法进行球化处理。
在步骤(3)中壳型为酚醛树脂砂壳型。
所述壳型的浇口为设置的定量浇口杯，所述孕育块位于所述定量浇口杯杯底定置槽内。
实施例2：一种高强度铸态球铁曲轴，按重量百分比计，所述曲轴包含有回炉料：15％、废钢：50％、w：3%、cu：0.7％、mn：0.7％、c：4.7％、s≤0.02％、si：1.1％、p≤0.03％、ti＜0.06％、mg：0.04％，余量为生铁。
上述的高强度铸态球铁曲轴的铸造方法，包括如下步骤：
（1）按所述重量百分比将生铁、回炉料、废钢配制成炉料，将配制好的炉料放置在中频电炉中进行熔炼，采用增碳剂进行增碳处理，然后融化，并在融化后的铁水中加入所述比例的w、cu、mn、c、s、si、p、ti、mg，熔炼温度控制在1480℃之间；
（2）将熔炼好的铁水在球化处理包内加入重量为熔炼铁水重量的1.2％的球化剂进行球化孕育处理，孕育剂的重量为熔炼铁水重量的0.3％；
（3）制作壳型，在壳型的浇口处放置孕育块，将壳型通过铁丸紧固在铁箱内准备浇注；
（4）将球化处理包内的铁水倒入壳型内进行浇注，浇注温度控制在1400℃，浇注完成后1小时内开箱取出铸件。
中频电炉中铁水成分用光谱仪、碳硫仪进行检测。
步骤(2)中采用凹坑式球化处理包进行球化处理，所述球化剂、孕育剂放置在凹坑式球化处理包的凹坑内，所述球化剂、孕育剂被压铁片覆盖。
步骤(2)采用冲入法进行球化处理。
在步骤(3)中壳型为酚醛树脂砂壳型。
所述壳型的浇口为设置的定量浇口杯，所述孕育块位于所述定量浇口杯杯底定置槽内。
实施例3：一种高强度铸态球铁曲轴，按重量百分比计，所述曲轴包含有回炉料：25％、废钢：35％、w：8%、cu：0.2％、mn：1％、c：4％、s：0.01％、si：2％、p：0.02％、ti：0.05％、mg：0.01％，余量为生铁。
上述的高强度铸态球铁曲轴的铸造方法，包括如下步骤：
（1）按所述重量百分比将生铁、回炉料、废钢配制成炉料，将配制好的炉料放置在中频电炉中进行熔炼，采用增碳剂进行增碳处理，然后融化，并在融化后的铁水中加入所述比例的w、cu、mn、c、s、si、p、ti、mg，熔炼温度控制在1520℃之间；
（2）将熔炼好的铁水在球化处理包内加入重量为熔炼铁水重量的0.8％的球化剂进行球化孕育处理，孕育剂的重量为熔炼铁水重量的0.8％；
（3）制作壳型，在壳型的浇口处放置孕育块，将壳型通过铁丸紧固在铁箱内准备浇注；
（4）将球化处理包内的铁水倒入壳型内进行浇注，浇注温度控制在1350℃，浇注完成后1.5小时内开箱取出铸件。
中频电炉中铁水成分用光谱仪、碳硫仪进行检测。
步骤(2)中采用凹坑式球化处理包进行球化处理，所述球化剂、孕育剂放置在凹坑式球化处理包的凹坑内，所述球化剂、孕育剂被压铁片覆盖。
步骤(2)采用冲入法进行球化处理。
在步骤(3)中壳型为酚醛树脂砂壳型。
所述壳型的浇口为设置的定量浇口杯，所述孕育块位于所述定量浇口杯杯底定置槽内。