用于生产密封件的合金铸铁、 密封件及生产该密封件的方 法 【技术领域】
本发明涉及一种用于密封件的合金铸铁， 密封件， 以及制造该密封件的方法， 并且 更具体地， 涉及一种用于密封件的合金铸铁， 密封件， 以及能够应用离心铸造方法制造密封 件的方法， 该离心铸造方法具有优异的生产率。背景技术
通常， 履带被用于农业或工程作业车辆， 如挖掘机或推土机， 并且被用于军事目的 的坦克和装甲车。
履带支重轮设置在履带车辆中， 所述履带支重轮用于支撑来使链带旋转， 起到轮 子的功能。为了通过减少旋转摩擦以降低磨损， 在履带支重轮中填充润滑剂， 并且为了防 止润滑剂泄露到外面或为了防止杂质从外部注入润滑剂中， 在履带支重轮中安装浮动密封 件。
由特种合金铸铁形成的密封件既具有防止在支重轮内的润滑油的渗漏功能， 又具 有承载支重轮旋转的功能。
通常， 利用壳型铸造方法制造密封件。 然而， 在壳型铸造方法中， 通过制模步骤， 注 射步骤， 截短步骤， 修整步骤， 热处理步骤， 磨削步骤， 研磨步骤， 清洗步骤， 抛光步骤， 和检 查步骤制造密封件， 并且壳型铸造方法具有复杂的生产工艺。
因此， 最好利用对环境友好的离心铸造方法用简单的制造工艺制造密封件， 但是 离心铸造方法不同于壳型铸造方法， 因而即使使用相同的合金铸铁， 形成的密封件仍具有 与已有组织结构不同的组织结构。因此， 当用传统合金铸铁利用离心铸造方法制造密封件 时， 密封件具有大的脆性和差的密封性和耐磨性。 发明内容
技术问题
本发明致力于解决上述问题， 并且本发明提供一种用于能够应用离心铸造方法的 密封件的合金铸铁。
技术解决方案
根 据 本 发 明 的 一 个 方 面， 提 供 一 种 密 封 件， 包 括 3.8wt ％ -4.2wt ％ 的 碳， 3.3wt ％ -4.7wt ％的镍， 2wt ％ -5wt ％的钼， 1.2wt ％ -2.0wt ％的硅， 16wt ％ -18wt ％的铬， 0.8wt％ -1.5wt％的锰， 以及余量的铁。
根据本发明的另一个方面， 提供一种制造密封件的方法， 所述方法包括 ： 熔化 用于密封件的合金铸铁 ； 将熔融的合金铸铁注入旋转的模具中 ； 通过旋转模具的旋转 形成密封件 ； 以及从旋转模具分离密封件并且进行密封件的热处理， 其中合金铸铁包含 3.8wt％ -4.2wt％的碳， 3.3wt％ -4.7wt％的镍， 2wt％ -5wt％的钼， 1.2wt％ -2.0wt％的硅， 16wt％ -18wt％的铬， 和 0.8wt％ -1.5wt％的锰， 以及余量的铁。根 据 本 发 明 的 另 一 个 方 面， 提 供 一 种 用 于 密 封 件 的 合 金 铸 铁， 包括 3.8wt％ -4.2wt％的碳， 3.3wt％ -4.7wt％的镍， 2wt％ -5wt％的钼， 1.2wt％ -2.0wt％的硅， 16wt％ -18wt％的铬， 0.8wt％ -1.5wt％的锰， 以及余量的铁。
有益效果
根据本发明， 能够利用离心铸造方法生产密封件， 因此提高生产率， 并且生产出的 密封件具有优异的耐磨性。 附图说明
图 1 是局部切开透视图， 图示履带支重轮和安装于其中的密封件 ；
图 2 是相平衡图， 图示随碳含量变化的共晶反应和过共晶反应 ；
图 3 为密封件的组织结构图， 所述密封件由用于根据本发明示例实施例的密封件 的合金铸铁制成 ；
图 4 和图 5 是图示现有密封件的组织结构的图 ；
图 6 是图示图 3 中所示密封件的 X 射线衍射结果的图 ；
图 7 是图示根据本发明另一个示例性实施例的密封件的制造方法的视图。 具体实施方式 在下文中， 将参考附图详细描述本发明的一个示例性的实施例。
图 1 局部切开透视图， 图示履带支重轮和安装于其中的密封件。
由特种铸铁合金形成的密封件 100 既具有防止在支重轮 120 内的润滑油的渗漏功 能， 又具有承载履带支重轮 120 旋转的功能。
为了通过减少旋转摩擦以降低磨损， 在履带支重轮 120 中填充润滑剂， 并且安装 密封件 100 以防止润滑剂泄露到外面或者防止杂质从外部注入润滑剂中。
根据本发明的示例性实施例， 能够利用离心铸造方法制造密封件 100。
离心铸造方法是在旋转模具的同时使熔融金属流动， 利用离心力形成铸件的铸造 方法。
在具有复杂形状或显微结构的铸件中， 通过沿着周围径向地布置模具在半径方向 上形成熔融金属的流动路径， 然后浇铸液流动到圆板的中心， 在旋转圆板形成的离心力施 加压力的同时铸造铸件。
稍后在图 5 中将详细描述这种离心铸造方法， 并且能够通过注射步骤， 修整步骤， 磨削步骤， 研磨步骤制造密封件， 因此离心铸造方法与壳型铸造方法相比具有更简单的工 艺， 从而改善生产效率。
密封件由特种合金铸铁形成。密封件的主要成分为铁 (Fe)， 并且在下文中将描述 本发明的主要成分。
用于根据本发明的示例性实施例的密封件的合金铸铁， 包括 3.8wt％ -4.2wt％的 碳， 3.3wt ％ -4.7wt ％的镍， 2wt ％ -5wt ％的钼， 1.2wt ％ -2.0wt ％的硅， 16wt ％ -18wt ％的 铬， 和 0.8wt％ -1.5wt％的锰。
密封件在支重轮中同时执行密封功能和承载功能， 因此耐磨性是密封件最重要的 特性之一。 因此， 在密封件中设置碳来向密封件和残余奥氏体提供足够的硬度， 并且碳优选
具有 3.8-4.2wt％的含量。
图 2 是相平衡图， 图示随碳含量变化的共晶反应和过共晶反应。
参考图 2， 在用于现有密封件的合金铸铁中， 碳 (C) 含量约为 3.0-3.7wt％， 并且通 过执行共晶反应或过共晶反应现有合金铸铁促使形成奥氏体而不是碳化物， 如图 2 的部分 A 所示。
然而， 在由用于根据本发明示例性实施例的密封件的合金铸铁制成的密封件中， 碳 (C) 含量为 3.8wt％ -4.2wt％， 如图 2 的部分 B 所示， 因此通过在不具有脆性的部分处诱 导共晶反应使碳化物含量增加。
即， 由用于根据本发明示例性实施例的密封件的合金铸铁制造的密封件执行共晶 反应， 因此密封件具有大量的碳化物。 这就意味着该密封件的耐磨性大大优于现有密封件。 因此， 优选碳含量为 3.8wt％ -4.2wt％。
然而， 在这种情况下， 脆性和硬度随着耐磨性的增加一起增加， 但用于根据本发明 示例性实施例的密封件的合金铸铁通过额外加入镍 (Ni) 和钼 (Mo) 抑制硬度的过度增加， 因此阻止破损的发生， 镍 (Ni) 用于稳定奥氏体， 钼 (Mo) 用于抑制马氏体和碳化物的过度生 成。
最优选镍含量为 3.3wt％ -4.7wt％， 并且优选钼含量为 2wt％ -5wt％。
此外， 当硅含量为 1.2wt％或更高时， 能够提高奥氏体的稳定性。 然而， 当硅含量超 过 2.0wt％时， 密封件可能破损， 因此优选硅含量为 1.2wt％ -2.0wt％。
当 用 于 根 据 本 发 明 示 例 性 实 施 例 的 密 封 件 的 合 金 铸 铁 包 括 16wt ％ -18wt ％ 的铬时， 在产生的密封件的组织结构中， 碳化物具有均匀的分布， 并且合金铸铁包括 0.8wt％ -1.5wt％的锰因此具有优异的铸造性能。
在下文中， 通过示例性实施例详细描述本发明， 但本发明并不局限于此。
表 1 列出用于各种密封件的合金铸铁的成分， 并且表 2 列出利用离心铸造方法由 具有表 1 的成分的密封件组分形成的密封件的结果和形成的密封件安装在支重轮中进行 纺纱试验的结果， 如图 1 所示。
这里， 在纺纱试验中， 旋转速度以 100rpm 为单位从 100rpm 到 900rpm 均匀增加， 每 当 rpm( 每分钟转速 ) 增加时， 检查漏液和渗漏情况。
在纺纱试验完成后， 通过肉眼检查密封件接触表面的撕裂情况， 当通过肉眼未检 查到密封件接触面的撕裂时， 通过显微镜观察密封件接触面的撕裂情况。
在下文中， 在没有特别描述时， 以 wt％为单位。
[ 表 1]
表2参 考 表 2， 当用于根据本发明示例性实施例的密封件的合金铸铁包括 3.8wt％ -4.2wt％的碳， 3.3wt％ -4.7wt％的镍， 2wt％ -5wt％的钼， 1.2wt％ -2.0wt％的硅， 16wt％ -18wt％的铬， 0.8wt％ -1.5wt％的锰时， 在合金铸铁中， 直到旋转速度为 900rpm， 没 有发生漏液和渗漏， 也未发现密封件接触面的撕裂。
因此， 由于具有简单制造工艺的离心铸造方法能够适用于用于根据本发明示例性 实施例的密封件的合金铸铁， 能够提高密封件的生产效率并且形成的密封件具有优异的耐 久性。
此外， 当在 5m 的高度进行形成的密封件的坠落试验时， 形成的密封件没有破损。 这是因为用于根据本发明示例性实施例的密封件的合金铸铁包括镍 (Ni) 和钼 (Mo)， 因此 抑制硬度的过度增加。
图 3 是图示密封件的组织结构的图， 所述密封件由用于根据本发明的示例实施例
的合金铸铁制成， 图 4 和图 5 是图示现有密封件的组织结构的图， 图 6 是图示图 3 中所示密 封件的 X 射线衍射结果的图。
利 用 离 心 铸 造 方 法 由 用 于 密 封 件 的 合 金 铸 铁 制 成 的 密 封 件， 包括 3.8wt％ -4.2wt％的碳， 3.3wt％ -4.7wt％的镍， 2wt％ -5wt％的钼， 1.2wt％ -2.0wt％的硅， 16wt％ -18wt％的铬， 0.8wt％ -1.5wt％的锰， 以及余量的铁。此外， 密封件可以包括在进行 其他工艺的同时产生的不可避免的杂质， 并且杂质包括钴 (Co)， 钨 (W)， 磷 (P)， 和钒 (V)。
参考图 3 至图 5， 图 3 图示利用离心铸造方法由用于根据本发明示例性实施例的密 封件的合金铸铁制成的密封件的组织结构， 并且图 4 和图 5 图示利用壳型铸造方法由现有 合金铸铁制成的密封件的组织结构， 并且在图 3 中， 六角形的先共晶碳化物 A 的量比图 4 和 图 5 中多， 并且奥氏体和马氏体 B 的量比图 4 和图 5 少。
在离心铸造方法中， 当进行铸造时， 由于快的冷却速度， 可能没有完全生成碳化 物， 但是在铸造之后， 通过热处理步骤产生二次碳化物， 大多数二次碳化物转变为马氏体和 碳化物。
即， 利用离心铸造方法由用于本发明示例性实施例的密封件的合金铸铁制成的密 封件的显微结构包括 10-20％的奥氏体， 25-35％的马氏体， 和 50-60％的碳化物。这能够通 过图 6 的 X 射线衍射结果看出。 这是因为根据本发明示例性实施例制造的密封件在不具有脆性的部分处进行共 晶反应， 因此碳化物量增加， 如图 2 所示。
因此， 当密封件的成分具有上述范围时， 能够利用离心铸造方法生产密封件， 因此 提高生产效率， 并且生产的密封件具有优异的耐磨性。
图 7 是图示根据本发明另一个示例性实施例的密封件的制造方法的视图。
如上所述， 离心铸造方法能够适用于用于根据本发明另一个示例性实施例的密封 件的合金铸铁， 并且根据本发明示例性实施例的密封件的制造方法包括熔化用于密封件的 合金铸铁的步骤 ； 将熔融合金铸铁注入旋转模具中的步骤 ； 通过旋转旋转模具形成密封件 的步骤 ； 对形成的密封件进行热处理， 以及对密封件表面进行修整， 磨削， 研磨的步骤。
参考图 7， 将熔融金属 510 注入旋转模具 520 中， 其中熔化用于根据本发明示例性 实施例的密封件的合金铸铁形成所述熔融金属。 旋转模具 520 由铜制成， 并且旋转模具 520 的两个模具框架横向联接。
合金铸铁包括 3.8wt％ -4.2wt％的碳， 3.3wt％ -4.7wt％的镍， 2wt％ -5wt％的钼， 1.2wt％ -2.0wt％的硅， 16wt％ -18wt％的铬， 0.8wt％ -1.5wt％的锰， 以及余量的铁。
轴 550 联结到旋转模具 520 的下部， 并且被连接到齿轮 540 的马达 530 驱动以 300-2000rpm 的速度旋转。从而， 注入旋转模具 520 中的熔融金属 510 被压缩， 并且在雕刻 模具 560 中其内部根据密封件的形状被固化为铸件， 铸件在旋转模具 520 中通过离心力成 型， 从而制得致密的密封件。
制得的密封件从旋转模具 520 分离， 并且进行密封件的热处理。旋转模具 520 由 铜等材料制成， 因此具有高热导率， 从而加快密封件的冷却速度。因此， 形成的密封件未产 生足够的碳化物， 因此通过热处理步骤产生二次碳化物。
包括铁的形成的密封件， 包括 3.8wt ％ -4.2wt ％的碳， 3.3wt ％ -4.7wt ％的镍， 2wt ％ -5wt ％的钼， 1.2wt ％ -2.0wt ％的硅， 16wt ％ -18wt ％的铬， 0.8wt ％ -1.5wt ％的锰，
以及余量的铁， 并且密封件的显微结构包括 10-20 ％的奥氏体， 25-35 ％的马氏体， 以及 50-60％的碳化物。
从旋转模具 520 分离的密封件具有不均匀的表面， 并且在旋转模具 520 的联接部 分可能形成不均匀， 为了获得均匀的表面粗糙度， 通过磨削密封件表面的磨削步骤和研磨 步骤能够制造密封件。
因为由于离心力使得离心铸造方法能够制造不具有不规则厚度的密封件并且离 心铸造方法不扰乱凝固收缩， 所以待制造的密封件具有低铸造应力， 并且离心铸造方法具 有简单的制造工艺并且提高生产效率。
以此方式描述本发明的实施例， 将显而易见的是本发明的实施例可以以许多的方 式变化。这样的变体不认为偏离本发明的精神和范围， 所有这些对于本领域技术人员显而 易见的变型旨在被包括在下列权利要求的范围内。