CN105618688A - 用于铜件铸造的覆膜砂模及铜件铸造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于铜件铸造的覆膜砂模,包括铸件型腔、铸液通道、避渣内芯和铸口通道,所述铸件型腔分布在铸液通道周围,并与铸液通道连通,所述避渣内芯分别连通所述铸液通道和铸口通道的底部,且其位置低于所述铸液通道。还公开一种铜件铸造方法包括:制作覆膜砂模,然后进行浇注,纯铜的浇铸温度控制在1150~1200℃,铜合金的浇铸温度控制在950~1050℃,浇铸时遵循先慢后快的流量控制原则,浇注完成后,冷却成型,去砂模即成。本发明覆膜砂模的生产效率高,所产铜铸件材料的利用率、成品率高,并可有效避免铸件中夹渣的缺陷,也为下一步的精加工打下良好的基础。

Description

用于铜件铸造的覆膜砂模及铜件铸造方法
技术领域
[0001]本发明属于铸造技术领域,具体涉及一种用于铜件铸造的覆膜砂模及铜件铸造方法。
背景技术
[0002]铜铸件在2006年以前一直沿用普通砂型的铸造方法,然后再进行机加工,由于普通砂型存在工艺粗糙、强度低等缺陷,容易造成夹砂、涨箱等问题,所以铸件成品率不足85%,并且由于铸件所预留的铸口以及加工余量过大导致材料的利用率不足25%。另外此类产品有加工工艺复杂,加工难度大,加工尺寸难以控制,产品表面粗糙度高硬度低等缺点,加工成本自然较高。
[0003] 2008年以后一种新的加工工艺代替原有的铸造工艺,此种工艺就是把铜材料先做成铜棒,再热挤压、冷拉成与产品外形相近的型材,然后由锯床分割成段儿,把多余部分锯掉,再经由铣床、钻床等设备加工成型。该工艺较普通铸造工艺利用率提高到了40〜50%,并且外表粗糙度低、硬度高,但后续加工仍然较为复杂,一些结构繁复的工件依旧无法用此工艺生产。
[0004]覆膜砂铸造工艺是目前较为常用的铸造方法之一,特点是省工、省时、成品率高、铸件整体外形尺寸标准,同时生产材料的利用率高、铸件的加工余量小。但针对铜铸件来说,传统覆膜砂铸造还存在以下问题:
(1)由于铜液的浇注温度达到上千摄氏度,所以铸件在常规大气环境中表皮易氧化,给后续的加工增加了难度;
(2)覆膜砂铸铜不同于普通覆膜砂铸铁工艺,因铜在非真空环境中熔炼时需添加木炭、鳞片石墨等脱氧剂或覆盖剂,如直接浇入铸件内易产生气孔、夹渣等缺陷,如图1:铜液由铸口直接流注入模腔,熔炼时产生的杂质会混合着铜液一起流入铸件型腔中,从而造成铸件中存在极其严重的夹渣缺陷。特别是铜合金用此种方法铸造缺陷更为突出,原因是铜合金中金属锌含量较多,同时锌的化学性质又特别活泼,在常规大气环境中与氧气结合产生氧化锌(氧化锌为白色粉末,密度较轻),因此用直接浇铸的方法成品率极低。
[0005]用于电气行业尤其是高压输电线路的铜件,要求器件表面光滑、内部致密、整体导电性能好,而现有的铜件制造工艺制造出的产品难以适应现实需要。
发明内容
[0006]针对上述问题,本发明提供一种用于铜件铸造的覆膜砂模及铜件铸造方法,用本发明覆膜砂模的生产效率高,适用于各种复杂构型铜件的生产制造,所产铜铸件材料的利用率、成品率高,并可有效避免铸件中夹渣的缺陷,也为下一步的精加工打下良好的基础。
[0007 ]为解决以上问题,本发明通过以下技术方案实现:
设计一种用于铜件铸造的覆膜砂模,包括一定数量的铸件型腔、铸液通道,以及避渣内芯和铸口通道,所述铸件型腔分布在铸液通道周围,并与铸液通道连通,所述避渣内芯分别连通所述铸液通道和铸口通道的底部,且其位置低于所述铸液通道。
[0008]优选的,所述铸口通道上端位置高于所述铸件型腔;所述避渣内芯为空心型缓冲腔,其上部设有开口,可使铸液通道和铸口通道之间连通。
[0009]本发明利用液体浮力的自然规律(铜的密度大于其他杂质的密度,因此杂质在铜液中呈现漂浮状态),将砂模底部设置了避渣内芯,铜液从铸口通道浇入后需先经过避渣内芯后流入铸液通道内,进而流入铸件型腔;由于铸液通道的位置高于避渣内芯,所以避渣内芯中间从刚开始就留存有一部分铜液,当杂质流到该处的铜液中时因为铜的密度大浮力大的原因,杂质无法进入铸液通道内,也就无法流入铸件型腔内,因此有效地避免了铸件中夹渣的缺陷,也为下一步的精加工打下良好的基础。
[0010]设计一种铜件铸造方法,包括以下步骤:
按上述结构制作覆膜砂模,然后进行铜液浇注,纯铜的浇铸温度控制在1150〜1200°C,铜合金的浇铸温度控制在950〜1050 °C,浇铸时遵循先慢后快的流量控制原则,浇注完成后,冷却成型,去砂模即成。
[0011]铜液浇铸温度的合理控制是影响铸件质量的重要因素之一:如果浇铸温度过高因铜液析出大量气体及收缩增大,易导致铸件产生气孔、缩孔、表面粗糙甚至裂纹缺陷,同时缩短产品使用寿命;而浇铸温度过低则会使铸件产生冷隔、浇不满或外型轮廓不清等问题。
[0012]浇铸时对铜液流量的控制也同样重要:一般在正常浇铸过程中应遵循先慢后快的流量控制规则,也就是说在刚开始浇铸时铜液的流量小可有效避免杂质因流速过快而被铜液裹挟着带入铸液通道;如图3所示:刚开始避渣内芯内铜液量较少,所产生的浮力较小,如流量过大易将杂质冲入铸液通道,当铸口通道内铜液面慢慢高度升高到5〜7厘米的高度时浇铸流量方可适当加大,虽然此时铜液流量大冲击力大,但是由于杂质的密度较小且液面较深,所产生的浮力较大,所以浇铸时大流量引起的冲击力被因此抵消,夹杂的问题也就迎刃而解了。
[0013]另外,铜液浇铸时的流量和温度在遵循以上的原则基础上还应根据铸件壁的厚薄进行适当调整,铸件壁较厚的工件在浇铸时应适当减小流量,铜液温度也应控制在比平均温度偏低的范围,原因是由于工件壁较厚,砂模型腔内铜液留存量较多,凝固时间较长,因此易造成铸件表面粗糙、有缩孔或裂纹等缺陷。相反铸件壁较薄的工件应相应加大流量,浇铸温度也应控制在平均温度偏上的范围,因为铸件壁较薄,铜液进入铸件型腔冷却较快、凝固较快,因此浇铸时流量过小温度较低的话易造成冷隔或浇不满等缺陷,直接导致成品率下降。
[0014]与现有技术相比,本发明具有以下积极有益效果:
(I)本发明可有效提高铜材料的利用率和铜铸件的成品率,减少回料再加工,从而也降低了环境污染。
[0015] (2)本发明可有效提高生产效率,降低能耗。
[0016] (3)本发明可提尚广品的内在品质,减小夹渔缺陷,提尚了成品率。
附图说明
[0017]图1为现有技术覆膜砂铸造工艺中砂模结构示意图;
图2为本发明覆膜砂模结构示意图; 图3为本发明覆膜砂模的避渣内芯工作原理图;
图中I为铸件型腔,2为铸液通道,3为避渣内芯,4为铸口通道,箭头为铜液流向,颗粒状物为铜液杂质。
具体实施方式
[0018]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0019] 实施例1
一种用于铜件铸造的覆膜砂模,见图2、图3,包括若干铸件型腔、两个铸液通道、一个避渣内芯和一个铸口通道;两个铸液通道分布于铸口通道的两侧,并且三者下端通过避渣内芯连通;所述铸件型腔又分布在铸液通道周围,并与铸液通道连通;所述避渣内芯位置低于所述铸液通道;所述铸口通道上端位置高于所述铸件型腔。
[0020] 实施例2
一种用于铜件铸造的覆膜砂模,包括若干铸件型腔、一个铸液通道、一个避渣内芯和一个铸口通道;铸液通道和铸口通道竖直设置,并且二者下端通过避渣内芯连通;所述铸件型腔又分布在铸液通道周围,并与铸液通道连通;所述避渣内芯位置低于所述铸液通道;所述铸口通道上端位置高于所述铸件型腔。
[0021] 实施例3
利用实施例1覆膜砂模进行铜件铸造的方法,包括以下步骤(以ZW32真空断路器所配隔离刀座为例):
按所述结构制作覆膜砂模,然后进行铜液浇注,纯铜的浇铸温度控制为1180°C,浇铸时应遵循先慢后快的流量控制原则,浇注完成后,冷却成型,去砂模即成。
[0022]完成成品,进彳丁如下操作对广品进彳丁进一步的精加工:
(1)中间处理
固化冷却后,去除铸口,并对铸件表面进行喷砂处理,得刀座毛胚;
(2)冷挤压成型
把经过表面喷砂处理的刀座毛胚先放入直径18mm的硬金属内芯,然后把含有内芯的刀座胚料放入挤压模具中,压力机用400T左右的力量进行挤压,在压力机保压2秒钟后上压模自动打开,压力机下缸顶出成型工件,最后把硬合金内芯压出即可完成挤压工作。当刀座铸胚挤压成型之后,根据该工件的外型结构做出了于刀座外型轮廓相匹配的切边模,只要把挤压成型的刀座放入切边模内,然后利用冲床或压力机把余料切掉就完成了加工工作。所得铜件表面光滑、内部致密、整体导电性能好。

Claims (5)

1.一种用于铜件铸造的覆膜砂模,包括一定数量的铸件型腔和铸液通道,所述铸件型腔分布在铸液通道周围,并与铸液通道连通,其特征在于:还包括避渣内芯和铸口通道,所述避渣内芯分别连通所述铸液通道和铸口通道的底部,且其位置低于所述铸液通道。
2.根据权利要求1所述的覆膜砂模,其特征在于:所述避渣内芯为空心型缓冲腔,其上部设有开口,可使铸液通道和铸口通道之间连通。
3.根据权利要求1所述的覆膜砂模,其特征在于:所述铸口通道上端位置高于所述铸件型腔。
4.一种铜件铸造方法,包括以下步骤: 制作权利要求1所述的覆膜砂模,然后进行铜液浇注,纯铜的浇铸温度控制在1150〜12000C,铜合金的浇铸温度控制在950〜1050°C,浇铸时遵循先慢后快的流量控制原则,浇注完成后,冷却成型,去砂模即成。
5.根据权利要求4所述的铜件铸造方法,其特征在于:所述流量控制原则为:在刚开始浇铸时铜液的流量控制上限是使铜液中的杂质能上浮而不被铜液裹挟着带入铸液通道为准;当铸口通道内铜液面高度升到5〜7厘米时,铜液浇铸流量增大,且流速控制以铸件型腔内不产生冷隔或浇不满为准。
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