CN102240779A - 一种窄结晶温度范围铜合金的制造工艺方法 - Google Patents

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王福兴
高春鹰
宫晓华
王晗
孙秉通
李宗友
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Abstract

本发明涉及一种铜合金的制造工艺方法，尤其涉及一种窄结晶温度范围铜合金的制造工艺方法，其属于冶金、铸造技术领域。它提供一种窄结晶温度范围铜合金的制造工艺方法，以消除铸件的夹杂、缩孔、缩松、气孔、对流等铸造缺陷，提高产品的合格率和材料利用率，同时达到节能减排的目的，其主要包括如下步骤：a.金属液依次经过直浇道、横浇道和内浇道的导流后被输送，实现金属液的进给；b.导流后的金属液经过冒口进入型腔，所述冒口对型腔中的金属液进行补缩处理，所述金属液在型腔中凝固完成浇铸。

Description

一种窄结晶温度范围铜合金的制造工艺方法
技术领域
本发明涉及一种铜合金的制造工艺方法，尤其涉及一种窄结晶温度范围铜合金的制造工艺方法，其属于冶金、铸造技术领域。
背景技术
铸造铜合金中部分高强度黄铜、铝青铜的凝固温度范围Δtc≤40℃，属窄结晶温度范围的铸造铜合金；在该类合金中加入适量的铝、锰、铁后材料在性能上、成本上都比其它铸造铜合金有明显优势，因此已广泛的用于制作高强度耐磨零件(如耐磨板、滑块、涡轮等)、重型机器上受摩擦和承受重载荷的大型齿轮、重型螺杆等。由于黄铜、铝青铜合金收缩率大，易吸气氧化，所以极易造成铸件产生缩孔、夹杂缺陷。而目前国内对该材料的制作方法一般采用底注工艺。
底注工艺的目的是让金属液充型平稳，避免浇注过程中的金属液在型腔内产生飞溅、翻腾现象和降低金属液对型腔的冲刷，减少铝、锰产生二次氧化夹杂的缺陷。但在实际生产中发现，底注工艺的浇注并不平稳，在浇注压头和铜液良好流动性的作用下，金属液从底部的内浇道进入型腔时呈不稳定翻滚现象，当型腔内的金属液上升到一定高度时仍少许的不稳定，这极易使铝、锰产生二次氧化，形成夹杂缺陷。此工艺的另一不足：由于窄结晶温度范围铜合金呈逐层凝固的特点，易在冒口根部形成缩孔。主要在于该工艺不利于顺序凝固。因为铜液从底部进入型腔至冒口，从顺序上可以看到，最先进入型腔的铜液最后进入冒口，所以冒口内的铜液温度相对较低，形成反顺序凝固现象，使补缩通道扩张角(向着冒口相反方向)对着铸件下放内浇道张开，从而降低了冒口的补缩能力，造成冒口根部出现缩孔。在采取补浇冒口的情况下，补浇冒口的铜液极易带动上浮在冒口内的杂质下潜到尚处于半凝固状态的铸件中形成夹杂缺陷。经底注工艺浇注的铸件75％在冒口根部出现缩孔在铸件顶部同时发现夹杂。经底注工艺浇注的铸件75％在冒口根部出现缩孔，在铸件顶部同时发现夹杂。为获得一个合格无缩孔、缩松的产品就必须加大冒口尺寸，从而降低了工艺出品率。
发明内容
本发明提供一种窄结晶温度范围铜合金的制造工艺方法，以消除铸件的夹杂、缩孔、缩松、气孔、对流等铸造缺陷，提高产品的合格率和材料利用率，同时达到节能减排的目的。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种窄结晶温度范围铜合金的制造工艺方法，包括如下步骤：
a.金属液依次经过直浇道、横浇道和内浇道的导流后被输送，实现金属液的进给；
b.导流后的金属液经过冒口进入型腔，所述冒口对型腔中的金属液进行补缩处理，所述金属液在型腔中凝固完成浇铸。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：冒口的补缩效率由采用底注时的15-20％增加为30-35％；通过对冒口补缩效率和补缩能力的计算，减小冒口，生产的铸件其各项指标明显高于底注工艺，并保持着很高的强度、硬度和良好的塑性；铸件质量稳定，解决了设备在运行中破碎事故的发生。
本综合了顶注、底注、旋转铸造及顺序凝固的优点，易于冒口补缩，铸件经渗透检验无夹杂、裂纹、缩松、缩孔的铸造缺陷。在省去了点浇冒口的操作同时又比传统底注工艺节省了约15％的铜水，不仅降低了资源、能源的损耗而且还提高了铸件的工艺出品率。
附图说明
图1为本发明的工艺流程结构示意图；
在图中，1、直浇道；2、横浇道；3、内浇道；4、冒口；5、型腔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种窄结晶温度范围铜合金的制造工艺方法，包括如下步骤：
a.金属液依次经过直浇道1、横浇道2和内浇道3的导流后被输送，实现金属液的进给；
b.导流后的金属液经过冒口4进入型腔5，所述冒口4对型腔5中的金属液进行补缩处理，所述金属液在型腔5中凝固完成浇铸。
针对生产发现的问题，根据合金凝固收缩大的特点，控制铸件按顺序凝固的原则进行最为理想，即远离冒口4的部分(最先进入型腔5的)最先凝固，然后靠近冒口4的部分再凝固，最后才是冒口4本身凝固。由此可见，最好在远离浇口和冒口4一端到冒口4与浇口之间建立一个递增的温度梯度。本发明以适当的浇注速度，在倾斜状态下一次性将铜液全部浇注完，再把砂型按一定方向向上旋转90°进行垂直或砂型在接近垂直状态下凝固。其优点是：流量大、流速低，充型更加平稳，避免产生二次氧化，利于杂质上浮；同时由于全部的金属液均需流经冒口4进入型腔5，使冒口4处金属液的温度比型腔5最前端金属液的温度高了很多，从而可以保证冒口4里的金属液凝固要晚于型腔5中的，提高了冒口4的补缩效率；在旋转过程中还可驱动未凝固的金属液产生强迫对流，机械振动可使晶粒得到细化，成分均匀、组织致密。
本发明中所述的浇注速度和流量可以通过改变直浇道1、横浇道2和内浇道3的几何尺寸得以控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种窄结晶温度范围铜合金的制造工艺方法，其特征在于包括如下步骤：
a.金属液依次经过直浇道(1)、横浇道(2)和内浇道(3)的导流后被输送，实现金属液的进给；
b.导流后的金属液经过冒口(4)进入型腔(5)，所述冒口(4)对型腔(5)中的金属液进行补缩处理，所述金属液在型腔(5)中凝固完成浇铸。
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