CN106890967A - 铅基合金套筒的离心铸造方法 - Google Patents

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史京明
宋震
单敬爽
黄金仲
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D13/00Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
    • B22D13/02Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force of elongated solid or hollow bodies, e.g. pipes, in moulds rotating around their longitudinal axis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C3/00Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C11/00Alloys based on lead
    • C22C11/08Alloys based on lead with antimony or bismuth as the next major constituent

Abstract

本发明公开了一种铅基合金套筒的离心铸造方法,其方法工艺为:(1)将铅基合金的原料熔炼成合金液;(2)在组装好的铸型套件内部涂上铸造涂料;(3)在离心机内将合金液浇铸到铸型套件内,离心机转速为720~820转/分钟;(4)浇铸后的铸型套件在离心机内继续转动至合金溶液完全凝固,取出后在保温坑中缓冷,即可得到所述的铅基合金套筒。本方法解决了铅基合金套筒的离心铸造问题,与其他静态铸造方法相比较,其组织更加致密,杜绝了常见的夹渣等缺陷。本方法生产的套筒,表面光洁致密,无冷凝粘接现象,无夹渣缺陷;不仅可作为套筒类产品直接使用,也可以作为母材加工成各种零部件。

Description

铅基合金套筒的离心铸造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种离心铸造方法,尤其是一种铅基合金套筒的离心铸造方法。
背景技术
[0002] 传统铅基合金常与锡基合金统称为巴氏合金。巴氏合金以其优异的减摩性能,通 常通过各种方法将其粘附在基体材料表面。不同的粘合方法会影响巴氏合金最终的微观结 构和粘合强度,从而影响轴承寿命和性能。离心浇铸是当前制备巴氏合金最为成熟的工艺, 主要用于将巴氏合金浇铸到轴承座等基体材料上,不必考虑融合表面的强度等因素,工艺 要求相对简单。随着对铅基合金性能的不断研究,尤其是通过合金性能的不断优化,铅基合 金以其耐磨、耐蚀和抗辐射等性能逐渐被应用于多种领域,尤其是核电装备领域。
[0003]套筒类工件常用于与轴类、筒类工件配合使用,应用广泛,常用于离心铸造工艺制 备。但对铅基合金套筒类工件的制备,因铅基合金具有熔点低,铸件充型能力差,铸件裂纹 倾向严重等技术难题,采用离心铸造技术制备,存在外表面粘接、开裂等技术问题。
发明内容
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种表面质量好的铅基合金套筒的离心铸造方 法。
[0005]为解决上述技术问题,本发明所采取的方法工艺为:(1)将铅基合金的原料熔炼成 合金液; (2) 在组装好的铸型套件内部涂上铸造涂料; (3) 在离心机内将合金液浇铸到铸型套件内,离心机转速为72〇〜820转/分钟; (4) 浇铸后的铸型套件在离心机内继续转动至合金溶液凝固,取出后在保温坑中缓冷, 即可得到所述的铅基合金套筒。 _6]本发明所述步骤⑵中,涂料的涂层厚度为2〜—。
[0007]本发明所述步骤(2)中,采用的涂料为铝矾土。
[0008]本发明所述步骤(4)中,铸型套件在离心机内继续转动2〜5小时。
[0009]本发明所述步骤(4)中,缓冷时间为至少2〇小时。
[0010]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明解决了铅基合金套筒的离心铸 造问题,与其他静态铸造方法相比较,其组织更加致密,杜绝了常见的夹渣等缺陷。本发明 生产的套筒,表面光洁致密,无冷凝粘接现象,无夹渣缺陷;不仅可作为套筒类产品直接使 用,也可以作为母材加工成各种零部件。
具体实施方式
[0011]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0012]本铅基合金套筒的离心铸造方法采用下述工艺,以铅锑合金为例进行说明: (1)工装准备:根据套筒规格选择合适的端盖和铸型,将两个活动端盖造型后与铸型一 起放入加热炉中预热,根据套筒厚度,均匀升温至50〜300°C后保温,确保铸型套件均热后, 保温时间为4〜6小时。
[0013] (2)合金液溶炼:铅铺合金PbSb2的化学成分为(wt) : Sb 1.5%〜'2.5%、杂质矣0.2%, 余量为Pb。先在炉中加入将I/3铅,熔炼温度为700〜750°C,再分批加入锑粒,使锑全部熔 化,最后加入其余的铅;金属液经过精炼后,静置2〜4分钟后扒渣准备浇铸。其它铅基合金 可根据各金属元素熔点不同,调整在炉料的加入顺序及熔炼温度。
[0014] (3)铸型灌涂料:将组装好的铸型套件放置到离心机托轮上,调节离心机转速为 200〜350转/分钟,将铸造涂料灌入铸型中,涂料厚度为2〜4mm;或采用喷涂的形式,确保涂 料均匀涂挂,涂料厚度为2〜4mm。
[0015] 所述铸型涂料可米用常规的错巩土涂料,例如下述成分组成:错研j 土 93wt%、憐酸 错5wt%、膨润土 2wt%,附加水。
[0016] (4)浇铸:将成分及温度合格的合金液倒入浇铸包内,准备浇铸;浇铸时,浇铸温度 (合金液温度)控制在380〜40(TC,离心机转速720〜880转/分钟。其它铅基合金可根据合金 熔点不同,调整浇铸温度。
[0017] (5)出活:浇铸后铸型套件在离心机托轮上转动2〜5小时后停机;将已凝固的铅基 合金套筒取出后,放在保温坑中缓冷20小时及以上,即可得到所述的铅基合金套筒。
[0018] (6)采用本方法,合金液在高速旋转的金属铸型中,重力倍数为60G〜130G,金属型 使铅基合金的冷却速度加快,组织致密;在离心力作用下,杂质被甩出,上浮到套筒内表面; 由于涂料的隔热作用,套筒表面无冷凝粘结的现象。
[0019]实施例1:本铅基合金套筒的离心铸造方法的具体工艺如下所述。 [(^细所述套筒为铅锑合金套筒丨套筒规格尺寸为小⑺⑻圓/小幻❹圓父洲❹圓:其中, 铅锑合金PbSb2的化学成分为(wt) : Sb 2.5%、杂质0.1%,余量为Pb。
[0021] 工艺为:铸型套件均匀升温至150°C后保温,保温时间为6小时。先在700〜750°C熔 炼1/3铅,再分批加入熔化锑粒,最后加入其余的铅;经精炼、静置3分钟后准备浇注。铸型套 件在离心机内,250转/分钟转速下灌入铸造涂料,离心成4mm厚度涂料。在720转/分钟转速 下浇注380〜40(TC合金液。铸型套件在离心机内转动3.5小时,待铅锑合金溶液凝固后取出 在保温坑中缓冷30小时,即可得到所述的铅锑合金套筒。
[0022] 经检测PbSb2套筒主要性能如下: 抗拉强度:30MPa冲击韧度:18kJ/m2硬度:12.6HBS 实施例2:本铅基合金套筒的离心铸造方法的具体工艺如下所述。
[0023] 所述套筒为铅铺合金套筒,套筒规格尺寸为660mmX 420mmX 1200mm;其中,铅 锑合金PbSb4的化学成分为(wt) : Sb 3 • 5%、杂质0.2%,余量为Pb。
[0024] 工艺为:铸型套件均匀升温至230°C后保温,保温时间为5小时。先在700〜750°C熔 炼1/3铅,再分批加入熔化锑粒,最后加入其余的铅;经精炼、静置4分钟后准备浇注。铸型套 件在离心机内,350转/分钟转速下灌入铸造涂料,离心成2mm厚度涂料。在880转/分钟转速 下浇注380〜40(TC合金液。铸型套件再在离心机内转动2.5小时,待铅锑合金溶液凝固后取 出在保温坑中缓20小时,即可得到所述的铅锑合金套筒。
[0025] 经检测PbSb4套筒主要性能如下: 抗拉强度:35MPa冲击軔度:22kJ/m2硬度:14HBS 实施例3:本铅基合金套筒的离心铸造方法的具体工艺如下所述。
[0026] 所述套筒为铅锑合金套筒,套筒规格尺寸为<])800mmX 4>410mmXll〇〇mm;其中,铅 锑合金PbSblOSn6的化学成分为(wt) :Sb 10.5%、Sn0.65%杂质0.1%,余量为Pb。
[0027] 工艺为:铸型套件均匀升温至200°C后保温,保温时间为5.5小时。先在700〜7501: 熔炼1/3铅,再分批加入熔化锑粒,最后加入其余的铅;经精炼、静置3分钟后准备浇注。铸型 套件在离心机内,300转/分钟转速下喷涂铸造涂料,涂料层厚度3ram。在780转/分钟转速下 浇注400〜420°C合金液。铸型套件再在离心机内转动3小时,待铅锑合金溶液凝固后取出在 保温坑中缓冷24小时,即可得到所述的铅锑合金套筒。
[0028] 经检测PbSblOSn6套筒主要性能如下: 抗拉强度:75MPa冲击韧度:45kJ/m2硬度:28.5HBS 实施例4:本铅基合金套筒的离心铸造方法的具体工艺如下所述。
[0029] 所述套筒为铅锡钙合金套筒,套筒规格尺寸为<J>8〇〇mmX (MIOmmXllOOmm;其中, 铅锡钙合金的化学成分为(wt) :Sn l%、Ca0.1%、杂质0.1%,余量为Pb。
[0030] 工艺为:铸型套件均匀升温至200°c后保温,保温时间为5 • 5小时。在炉内加入铅锡 钙坯料,熔炼至5〇(TC,经精炼、静置后准备浇注。铸型套件在离心机内,300转/分钟转速下 喷涂铸造涂料,涂料层厚度3mm。在780转/分钟转速下浇注360〜380°C合金液。铸型套件再 在离心机内转动3小时,待铅钙合金溶液凝固后取出在保温坑中缓冷24小时,即可得到所述 的铅锑合金套筒。
[0031] 经检测铅锡钙套筒主要性能如下: 抗拉强度:60MPa冲击韧度:34kJ/m2硬度:23HBS。

Claims (5)

1.一种铅基合金套筒的离心铸造方法,其特征在于,其方法工艺为:(1)将铅基合金的 原料溶炼成合金液; (2) 在组装好的铸型套件内部涂上铸造涂料; (3) 在离心机内将合金液浇铸到铸型套件内,离心机转速为720〜820转/分钟; (4) 浇铸后的铸型套件在离心机内继续转动至合金溶液凝固,取出后在保温坑中缓冷, 即可得到所述的铅基合金套筒。
2.根据权利要求1所述的铅基合金套筒的离心铸造方法,其特征在于:所述步骤(2)中, 涂料的涂层厚度为2〜4ram。
3. 根据权利要求1所述的铅基合金套筒的离心铸造方法,其特征在于:所述步骤(2)中, 采用的涂料为铝矾土。
4. 根据权利要求1所述的铅基合金套筒的离心铸造方法,其特征在于:所述步骤(4)中, 铸型套件在离心机内继续转动2〜5小时。
5. 根据权利要求1 一 4任意一项所述的铅基合金套筒的离心铸造方法,其特征在于:所 述步骤(4)中,缓冷时间为至少20小时。
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