CN107020367A - 一种大型船舶用铜合金螺旋桨差压铸造成形方法 - Google Patents

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曹福洋
宁志良
黄永江
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/04—Low pressure casting, i.e. making use of pressures up to a few bars to fill the mould

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Abstract

一种大型船舶用铜合金螺旋桨差压铸造成形方法，本发明一种大型船舶用铜合金螺旋桨差压铸造成形方法。本发明的目的是为了解决现有铸造方法得到的大型铜合金螺旋桨良品率低以及力学性能差的问题。本发明方法为将铜水包放在差压铸造机的下罐内，螺旋桨铸型放在差压铸造机上罐内的中隔板上，给上罐和下罐加压，然后给上罐减压力，形成压差，然后进行充型，再增大排气量至结晶压力，然后进行保压，即完成。本发明得到的大型铜合金螺旋桨良品率可达到90％以上、力学性能提高20％以上。本发明应用于螺旋桨差压铸造领域。

Description

一种大型船舶用铜合金螺旋桨差压铸造成形方法
技术领域
本发明涉及一种大型船舶用铜合金螺旋桨差压铸造成形方法。
背景技术
一般大型船舶用(包括军用舰船)铜合金螺旋桨均采用传统的砂型铸造，以重力浇注的方法成形。由于浇注过程是在常压下进行，依靠铜合金液体的自身重力来充填铸型，充型速度不能准确控制。充型过程产生飞溅形成二次氧化夹渣；铜合金液体流动和补缩能力差，铸件易产生缩孔和缩松，即使采用增大冒口和冷铁的工艺措施，在个别部位也无法消除缩孔和缩松缺陷，且降低了金属液的工艺出品率。这种传统的重力浇注方法，致使大型铜合金螺旋桨铸件中存在着缩松缩孔、二次氧化夹渣等突出缺陷，导致铸件力学性能低，达不到设计要求。在生产中铸件合格率极低，产生大量废品，而报废一个螺旋桨铸件就会造成百万元以上的直接损失。目前，大型铜合金螺旋桨的低成品率严重制约着造船工业和国防事业的发展。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有铸造方法得到的大型铜合金螺旋桨良品率低以及力学性能差的问题，提供一种大型船舶用铜合金螺旋桨差压铸造成形方法。
本发明一种大型船舶用铜合金螺旋桨差压铸造成形方法为：一、将铜水包放在差压铸造机的下罐内，螺旋桨铸型放在差压铸造机上罐内的中隔板上；二、通过控制系统使上罐进气阀门A和下罐进气阀门B同时充入气体至上罐和下罐的压力均为0.5～0.7MPa，关闭上罐进气阀门A和下罐进气阀门B；三、打开减压阀门C，使上罐压力减少至0.3～0.5MPa，然后进行充型，待充型结束后，增大阀门C的排气量至结晶压力，关闭阀门C，然后进行保压，再待铜合金螺旋桨铸件完全凝固后，即完成大型船舶用铜合金螺旋桨差压铸造成形方法。
本发明的有益效果：(1)浇注速度可控、可调，充型速度大小可以根据工艺要求进行准确控制，保证了液体铜合金充型平稳，避免了铜合金液在充型时产生的翻腾和飞溅现象，从而减少了氧化夹渣的形成，得到的大型铜合金螺旋桨良品率可达到90％以上。(2)铜合金液在压力下充型，可提高金属液的流动性，对于大型薄壁复杂铸件的成形性更有利。(3)铸件在较高的外界压力环境下结晶和凝固，可以得到充分的补缩，铸件组织致密、力学性能提高20％以上。
附图说明
图1为实施例一铜合金螺旋桨差压铸造成形方法的设备示意图，其中1为上罐，2为铸型，3为中隔板，4为升液管，5为铜水包，6为下罐。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种大型船舶用铜合金螺旋桨差压铸造成形方法为：一、将铜水包放在差压铸造机的下罐内，螺旋桨铸型放在差压铸造机上罐内的中隔板上；二、通过控制系统使上罐进气阀门A和下罐进气阀门B同时充入气体至上罐和下罐的压力均为0.5～0.7MPa，关闭上罐进气阀门A和下罐进气阀门B；三、打开减压阀门C，使上罐压力减少至0.3～0.5MPa，然后进行充型，待充型结束后，增大阀门C的排气量至结晶压力，关闭阀门C，然后进行保压，再待铜合金螺旋桨铸件完全凝固后，即完成大型船舶用铜合金螺旋桨差压铸造成形方法。
本实施方式的有益效果：(1)浇注速度可控、可调，充型速度大小可以根据工艺要求进行准确控制，保证了液体铜合金充型平稳，避免了铜合金液在充型时产生的翻腾和飞溅现象，从而减少了氧化夹渣的形成。(2)铜合金液在压力下充型，可提高金属液的流动性，对于大型薄壁复杂铸件的成形性更有利。(3)铸件在较高的外界压力环境下结晶和凝固，可以得到充分的补缩，铸件组织致密、力学性能提高20％以上。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中通过控制系统使上罐进气阀门A和下罐进气阀门B同时充入气体至上罐和下罐的压力均为0.6MPa。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤三中使上罐压力减少至0.4MPa。其他与具体实施方式一或二不同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述的结晶压力为0.45MPa。其他与具体实施方式一至三之一相同。
本实施方式所述的结晶压力为0.45MPa是指上罐和下罐的压力差。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三中保压的时间为20s。其他与具体实施方式一至四之一相同。
实施例1、本实施例一种大型船舶用铜合金螺旋桨差压铸造成形方法为：一、将铜水包放在差压铸造机的下罐内，螺旋桨铸型放在差压铸造机上罐内的中隔板上；二、通过控制系统使上罐进气阀门A和下罐进气阀门B同时充入气体至上罐和下罐的压力均为0.6MPa，关闭上罐进气阀门A和下罐进气阀门B；三、打开减压阀门C，使上罐压力减少至0.4MPa，然后进行充型，待充型结束后，增大阀门C的排气量至上下罐压力差为0.45MPa，关闭阀门C，然后进行保压20s，再待铜合金螺旋桨铸件完全凝固后，打开上下罐连通阀门D，消除上下罐之间的压力差，升液管中未凝固的铜液靠自重流回铜水包。然后打开减压阀门C，上下罐同时排气，完成浇注过程。
本实施例铜合金螺旋桨差压铸造成形方法的设备示意如图1所示，其中1为上罐，2为铸型，3为中隔板，4为升液管，5为铜水包，6为下罐，A代表的是上罐进气阀门A，B代表的是下罐进气阀门B，C代表的是减压阀门C，D代表的是上下罐连接阀门D。
采用本实施例的方法浇注速度可控、可调，充型速度大小可以根据工艺要求进行准确控制，保证了液体铜合金充型平稳，避免了铜合金液在充型时产生的翻腾和飞溅现象，从而减少了氧化夹渣的形成，得到的大型铜合金螺旋桨良品率可达到92％。铜合金液在压力下充型，可提高金属液的流动性，对于大型薄壁复杂铸件的成形性更有利。铸件在较高的外界压力环境下结晶和凝固，可以得到充分的补缩，铸件组织致密、力学性能中的抗拉强度可达到585.6MPa，同样的材料采用砂型铸造，以重力浇注的方法，得到的大型船舶用铜合金螺旋桨的抗拉强度为488MPa，本实施例的力学性能提高了20％。

Claims (5)

1.一种大型船舶用铜合金螺旋桨差压铸造成形方法，其特征在于该方法为：一、将铜水包放在差压铸造机的下罐内，螺旋桨铸型放在差压铸造机上罐内的中隔板上；二、通过控制系统使上罐进气阀门A和下罐进气阀门B同时充入气体至上罐和下罐的压力均为0.5～0.7MPa，关闭上罐进气阀门A和下罐进气阀门B；三、打开减压阀门C，使上罐压力减少至0.3～0.5MPa，然后进行充型，待充型结束后，增大阀门C的排气量至结晶压力，关闭阀门C，然后进行保压，再待铜合金螺旋桨铸件完全凝固后，即完成大型船舶用铜合金螺旋桨差压铸造成形方法。
2.根据权利要求1所述的一种大型船舶用铜合金螺旋桨差压铸造成形方法，其特征在于步骤一中通过控制系统使上罐进气阀门A和下罐进气阀门B同时充入气体至上罐和下罐的压力均为0.6MPa。
3.根据权利要求1所述的一种大型船舶用铜合金螺旋桨差压铸造成形方法，其特征在于步骤三中使上罐压力减少至0.4MPa。
4.根据权利要求1所述的一种大型船舶用铜合金螺旋桨差压铸造成形方法，其特征在于所述的结晶压力为0.45MPa。
5.根据权利要求1所述的一种大型船舶用铜合金螺旋桨差压铸造成形方法，其特征在于步骤三中保压的时间为20s。
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