CN108441672A - 一种大型铜合金衬套的铸造方法 - Google Patents

一种大型铜合金衬套的铸造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大型铜合金衬套的铸造方法，包括如下步骤：原料准备；铜合金熔炼：将准备的物料依次通入到高效粉碎机进行粉碎，粉碎时间为10‑20min，高效粉碎机的转速为3000‑4500r/min，制得金属粉末，接着再将金属粉末加入到高温熔炉中，调节温度到1200‑1300℃，使金属铜熔化，制成液态铜合金；铜合金精炼：再次将高温熔炉的温度调节至1300‑1400℃，除去表面的熔渣，最后将高温熔炉的温度调节至1480‑1590℃对铜合金进行精炼；铜合金衬套模具制造；铜合金衬套模具处理；离心成型；脱模打磨；铜合金衬套防锈处理；铜合金衬套成型；入库保存；本发明使用的铜合金，具有良好的耐腐蚀性和良好的硬度，有效提升了大型铜合金衬套的使用寿命。

Description

一种大型铜合金衬套的铸造方法
技术领域
本发明涉及合金衬套技术领域，具体为一种大型铜合金衬套的铸造方法。
背景技术
衬套是目前工业设备领域常用的防止重要部件磨损的替换件。如何延长衬套的使用寿命一直是本领域技术人员研究的科目。低压铸造是通过从型腔底部引入合金液，让合金液由下而上的充填型腔，以形成铸件。低压铸造由于没有冒口和浇道，浇口较小，因此大幅度降低材料费和加工工时铸造利用率高；容易形成方向性凝固，内部缺陷少；通过改变加压速度，熔汤靠层流进行充填。在采用低压铸造的过程中虽然能使铸件的机械性能有所提高，但是还是难以满足航空运输过程中复杂多变的环境会薄壁件的抗拉，抗变形的机械性能。
所以，如何设计一种大型铜合金衬套的铸造方法，成为我们当前要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大型铜合金衬套的铸造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大型铜合金衬套的铸造方法，包括如下步骤：
1)原料准备：按铜合金的原材料配方比称取好相应的原材料，备用；
2)铜合金熔炼：将准备的物料依次通入到高效粉碎机进行粉碎，粉碎时间为10-20min，高效粉碎机的转速为3000-4500r/min，制得金属粉末，接着再将金属粉末加入到高温熔炉中，调节温度到1200-1300℃，使金属铜熔化，制成液态铜合金；
3)铜合金精炼：再次将高温熔炉的温度调节至1300-1400℃，除去表面的熔渣，最后将高温熔炉的温度调节至1480-1590℃对铜合金进行精炼；
4)铜合金衬套模具制造：按照大型铜合金衬套的比例和尺寸制造对应的铜合金衬套模具，备用；
5)铜合金衬套模具处理：在铜合金衬套模具型腔的内壁上先涂上导热润滑涂料，接着再次在铜合金衬套模具型腔的内壁上喷涂氧化锌，最后再将铜合金衬套模具与高温熔炉连通；
6)离心成型：将进行浇注后的铜合金衬套模具摆放在大型离心机在进行离心处理，待铜合金衬套模具完全冷却后，将铜合金衬套模具取下，备用；
7)脱模打磨：将铜合金衬套从模具上取下，对取出的铜合金衬套进行表面和内壁的打磨抛光处理；
8)铜合金衬套防锈处理：以铜合金衬套作阴极，用惰性电极作阳极，外接直流电源，对铜合金衬套进行防锈处理；
9)铜合金衬套成型：将进行打磨抛光处理后的铜合金衬套表面和内壁喷涂润滑油；
10)入库保存：将成型后的铜合金衬套入库保存。
根据上述技术方案，所述步骤(2)中铜合金包括以下重量份的原料：铜75-85份、铝20-25份、锌5-10份、铁10-13份、镍2-3份、高纯锑1-3份、铜抗氧化剂2-3份、脱氧剂2-4份和孕育剂1-3份。
根据上述技术方案，所述高纯锑的制备方法为首先将锑原料破碎为第一尺寸的锑块，然后将锑块和除砷剂按第一质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第一温度保温第一时间，随后停炉降温取出物料，砷以固态渣形式留在炉中；接着将除砷后的锑破碎为第二尺寸的锑块，然后将锑块和除砷剂按第二质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第二温度保温第二时间，随后停炉降温取出物料，砷以固态渣形式留在炉中；最后将除砷后的锑破碎为第三尺寸的锑块，然后将锑块和除铅剂按第三质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第三温度保温第三时间，随后停炉降温取出物料，铅以固态渣形式留在炉中，即可得到高纯锑。
根据上述技术方案，所述铜抗氧化剂，包括以下重量份的原料：羟基乙叉二膦酸50-100份、乙醇50-100份、过氧化氢80-150份、缓蚀剂20-40份、异硫氰酸酯10-20份、烷基硫酸盐8-15份、钼酸钠10-20份、三聚磷酸钠8-12份和余量为水，将称取的组分放入反应器，加水至1L，然后在常温下搅拌10-20分钟即得铜抗氧化剂。
根据上述技术方案，所述脱氧剂的制备方法为首先选取重量百分比为18～35％的钙，余量为铁，同时选取钙铁总量重量百分比为3～5％的碳一起加入到密闭的熔炉中熔炼；接着在熔炼的同时向熔炉上层空间通入过量可燃气体并点燃；再接着将密封浇铸室内加入过量的可燃气体并点燃；最后将熔炼后的合金液在密封浇铸室内浇铸，将浇铸冷却后的合金密封包装后保存，即可得到脱氧剂。
根据上述技术方案，所述孕育剂的制备方法为将稀土硅铁合金、锰铁、硅铁、硅钡分别破碎为0.5-15mm颗粒，按重量百分比为稀土硅铁合金29-31％、锰铁39-41％、硅铁19-21％、硅钡9-11％的比例混合，加热至380-420℃烘干，放至常温，制成铸造用复合孕育剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明使用的铜合金，具有良好的耐腐蚀性和良好的硬度，有效提升了大型铜合金衬套的使用寿命，同时本发明，制备方法简单，有效提升了企业铜合金衬套的制备速度和质量。
附图说明
图1是本发明的大型铜合金衬套的铸造方法的流程图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：请参阅图1，本发明提供一种大型铜合金衬套的铸造方法，包括如下步骤：
1)原料准备：按铜合金的原材料配方比称取好相应的原材料，备用；
2)铜合金熔炼：将准备的物料依次通入到高效粉碎机进行粉碎，粉碎时间为10-20min，高效粉碎机的转速为3000-4500r/min，制得金属粉末，接着再将金属粉末加入到高温熔炉中，调节温度到1200-1300℃，使金属铜熔化，制成液态铜合金；
3)铜合金精炼：再次将高温熔炉的温度调节至1300-1400℃，除去表面的熔渣，最后将高温熔炉的温度调节至1480-1590℃对铜合金进行精炼；
4)铜合金衬套模具制造：按照大型铜合金衬套的比例和尺寸制造对应的铜合金衬套模具，备用；
5)铜合金衬套模具处理：在铜合金衬套模具型腔的内壁上先涂上导热润滑涂料，接着再次在铜合金衬套模具型腔的内壁上喷涂氧化锌，最后再将铜合金衬套模具与高温熔炉连通；
6)离心成型：将进行浇注后的铜合金衬套模具摆放在大型离心机在进行离心处理，待铜合金衬套模具完全冷却后，将铜合金衬套模具取下，备用；
7)脱模打磨：将铜合金衬套从模具上取下，对取出的铜合金衬套进行表面和内壁的打磨抛光处理；
8)铜合金衬套防锈处理：以铜合金衬套作阴极，用惰性电极作阳极，外接直流电源，对铜合金衬套进行防锈处理；
9)铜合金衬套成型：将进行打磨抛光处理后的铜合金衬套表面和内壁喷涂润滑油；
10)入库保存：将成型后的铜合金衬套入库保存。
根据上述技术方案，步骤(2)中铜合金包括以下重量份的原料：铜75份、铝20份、锌5份、铁10份、镍2份、高纯锑1份、铜抗氧化剂2份、脱氧剂2份和孕育剂1份。
根据上述技术方案，高纯锑的制备方法为首先将锑原料破碎为第一尺寸的锑块，然后将锑块和除砷剂按第一质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第一温度保温第一时间，随后停炉降温取出物料，砷以固态渣形式留在炉中；接着将除砷后的锑破碎为第二尺寸的锑块，然后将锑块和除砷剂按第二质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第二温度保温第二时间，随后停炉降温取出物料，砷以固态渣形式留在炉中；最后将除砷后的锑破碎为第三尺寸的锑块，然后将锑块和除铅剂按第三质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第三温度保温第三时间，随后停炉降温取出物料，铅以固态渣形式留在炉中，即可得到高纯锑。
根据上述技术方案，铜抗氧化剂，包括以下重量份的原料：羟基乙叉二膦酸50份、乙醇50份、过氧化氢80份、缓蚀剂20份、异硫氰酸酯10份、烷基硫酸盐8份、钼酸钠10份、三聚磷酸钠8份和余量为水，将称取的组分放入反应器，加水至1L，然后在常温下搅拌10-20分钟即得铜抗氧化剂。
根据上述技术方案，脱氧剂的制备方法为首先选取重量百分比为18～35％的钙，余量为铁，同时选取钙铁总量重量百分比为3～5％的碳一起加入到密闭的熔炉中熔炼；接着在熔炼的同时向熔炉上层空间通入过量可燃气体并点燃；再接着将密封浇铸室内加入过量的可燃气体并点燃；最后将熔炼后的合金液在密封浇铸室内浇铸，将浇铸冷却后的合金密封包装后保存，即可得到脱氧剂。
根据上述技术方案，孕育剂的制备方法为将稀土硅铁合金、锰铁、硅铁、硅钡分别破碎为0.5-15mm颗粒，按重量百分比为稀土硅铁合金29％、锰铁39％、硅铁19％、硅钡9％的比例混合，加热至380-420℃烘干，放至常温，制成铸造用复合孕育剂。
实施例2：请参阅图1，本发明提供一种大型铜合金衬套的铸造方法，包括如下步骤：
1)原料准备：按铜合金的原材料配方比称取好相应的原材料，备用；
2)铜合金熔炼：将准备的物料依次通入到高效粉碎机进行粉碎，粉碎时间为10-20min，高效粉碎机的转速为3000-4500r/min，制得金属粉末，接着再将金属粉末加入到高温熔炉中，调节温度到1200-1300℃，使金属铜熔化，制成液态铜合金；
3)铜合金精炼：再次将高温熔炉的温度调节至1300-1400℃，除去表面的熔渣，最后将高温熔炉的温度调节至1480-1590℃对铜合金进行精炼；
4)铜合金衬套模具制造：按照大型铜合金衬套的比例和尺寸制造对应的铜合金衬套模具，备用；
5)铜合金衬套模具处理：在铜合金衬套模具型腔的内壁上先涂上导热润滑涂料，接着再次在铜合金衬套模具型腔的内壁上喷涂氧化锌，最后再将铜合金衬套模具与高温熔炉连通；
6)离心成型：将进行浇注后的铜合金衬套模具摆放在大型离心机在进行离心处理，待铜合金衬套模具完全冷却后，将铜合金衬套模具取下，备用；
7)脱模打磨：将铜合金衬套从模具上取下，对取出的铜合金衬套进行表面和内壁的打磨抛光处理；
8)铜合金衬套防锈处理：以铜合金衬套作阴极，用惰性电极作阳极，外接直流电源，对铜合金衬套进行防锈处理；
9)铜合金衬套成型：将进行打磨抛光处理后的铜合金衬套表面和内壁喷涂润滑油；
10)入库保存：将成型后的铜合金衬套入库保存。
根据上述技术方案，步骤(2)中铜合金包括以下重量份的原料：铜85份、铝25份、锌10份、铁13份、镍3份、高纯锑3份、铜抗氧化剂3份、脱氧剂4份和孕育剂3份。
根据上述技术方案，高纯锑的制备方法为首先将锑原料破碎为第一尺寸的锑块，然后将锑块和除砷剂按第一质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第一温度保温第一时间，随后停炉降温取出物料，砷以固态渣形式留在炉中；接着将除砷后的锑破碎为第二尺寸的锑块，然后将锑块和除砷剂按第二质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第二温度保温第二时间，随后停炉降温取出物料，砷以固态渣形式留在炉中；最后将除砷后的锑破碎为第三尺寸的锑块，然后将锑块和除铅剂按第三质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第三温度保温第三时间，随后停炉降温取出物料，铅以固态渣形式留在炉中，即可得到高纯锑。
根据上述技术方案，铜抗氧化剂，包括以下重量份的原料：羟基乙叉二膦酸100份、乙醇100份、过氧化氢150份、缓蚀剂40份、异硫氰酸酯20份、烷基硫酸盐15份、钼酸钠20份、三聚磷酸钠12份和余量为水，将称取的组分放入反应器，加水至1L，然后在常温下搅拌10-20分钟即得铜抗氧化剂。
根据上述技术方案，脱氧剂的制备方法为首先选取重量百分比为18～35％的钙，余量为铁，同时选取钙铁总量重量百分比为3～5％的碳一起加入到密闭的熔炉中熔炼；接着在熔炼的同时向熔炉上层空间通入过量可燃气体并点燃；再接着将密封浇铸室内加入过量的可燃气体并点燃；最后将熔炼后的合金液在密封浇铸室内浇铸，将浇铸冷却后的合金密封包装后保存，即可得到脱氧剂。
根据上述技术方案，孕育剂的制备方法为将稀土硅铁合金、锰铁、硅铁、硅钡分别破碎为0.5-15mm颗粒，按重量百分比为稀土硅铁合金31％、锰铁41％、硅铁21％、硅钡11％的比例混合，加热至380-420℃烘干，放至常温，制成铸造用复合孕育剂。
基于上述，本发明的优点在于，本发明使用的铜合金，具有良好的耐腐蚀性和良好的硬度，有效提升了大型铜合金衬套的使用寿命，同时本发明，制备方法简单，有效提升了企业铜合金衬套的制备速度和质量。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种大型铜合金衬套的铸造方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)原料准备：按铜合金的原材料配方比称取好相应的原材料，备用；
2)铜合金熔炼：将准备的物料依次通入到高效粉碎机进行粉碎，粉碎时间为10-20min，高效粉碎机的转速为3000-4500r/min，制得金属粉末，接着再将金属粉末加入到高温熔炉中，调节温度到1200-1300℃，使金属铜熔化，制成液态铜合金；
3)铜合金精炼：再次将高温熔炉的温度调节至1300-1400℃，除去表面的熔渣，最后将高温熔炉的温度调节至1480-1590℃对铜合金进行精炼；
4)铜合金衬套模具制造：按照大型铜合金衬套的比例和尺寸制造对应的铜合金衬套模具，备用；
5)铜合金衬套模具处理：在铜合金衬套模具型腔的内壁上先涂上导热润滑涂料，接着再次在铜合金衬套模具型腔的内壁上喷涂氧化锌，最后再将铜合金衬套模具与高温熔炉连通；
6)离心成型：将进行浇注后的铜合金衬套模具摆放在大型离心机在进行离心处理，待铜合金衬套模具完全冷却后，将铜合金衬套模具取下，备用；
7)脱模打磨：将铜合金衬套从模具上取下，对取出的铜合金衬套进行表面和内壁的打磨抛光处理；
8)铜合金衬套防锈处理：以铜合金衬套作阴极，用惰性电极作阳极，外接直流电源，对铜合金衬套进行防锈处理；
9)铜合金衬套成型：将进行打磨抛光处理后的铜合金衬套表面和内壁喷涂润滑油；
10)入库保存：将成型后的铜合金衬套入库保存。
2.根据权利要求1的一种大型铜合金衬套的铸造方法，其特征在于：所述步骤(2)中铜合金包括以下重量份的原料：铜75-85份、铝20-25份、锌5-10份、铁10-13份、镍2-3份、高纯锑1-3份、铜抗氧化剂2-3份、脱氧剂2-4份和孕育剂1-3份。
3.根据权利要求2的一种大型铜合金衬套的铸造方法，其特征在于：所述高纯锑的制备方法为首先将锑原料破碎为第一尺寸的锑块，然后将锑块和除砷剂按第一质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第一温度保温第一时间，随后停炉降温取出物料，砷以固态渣形式留在炉中；接着将除砷后的锑破碎为第二尺寸的锑块，然后将锑块和除砷剂按第二质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第二温度保温第二时间，随后停炉降温取出物料，砷以固态渣形式留在炉中；最后将除砷后的锑破碎为第三尺寸的锑块，然后将锑块和除铅剂按第三质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第三温度保温第三时间，随后停炉降温取出物料，铅以固态渣形式留在炉中，即可得到高纯锑。
4.根据权利要求2的一种大型铜合金衬套的铸造方法，其特征在于：所述铜抗氧化剂，包括以下重量份的原料：羟基乙叉二膦酸50-100份、乙醇50-100份、过氧化氢80-150份、缓蚀剂20-40份、异硫氰酸酯10-20份、烷基硫酸盐8-15份、钼酸钠10-20份、三聚磷酸钠8-12份和余量为水，将称取的组分放入反应器，加水至1L，然后在常温下搅拌10-20分钟即得铜抗氧化剂。
5.根据权利要求2的一种大型铜合金衬套的铸造方法，其特征在于：所述脱氧剂的制备方法为首先选取重量百分比为18～35％的钙，余量为铁，同时选取钙铁总量重量百分比为3～5％的碳一起加入到密闭的熔炉中熔炼；接着在熔炼的同时向熔炉上层空间通入过量可燃气体并点燃；再接着将密封浇铸室内加入过量的可燃气体并点燃；最后将熔炼后的合金液在密封浇铸室内浇铸，将浇铸冷却后的合金密封包装后保存，即可得到脱氧剂。
6.根据权利要求2的一种大型铜合金衬套的铸造方法，其特征在于：所述孕育剂的制备方法为将稀土硅铁合金、锰铁、硅铁、硅钡分别破碎为0.5-15mm颗粒，按重量百分比为稀土硅铁合金29-31％、锰铁39-41％、硅铁19-21％、硅钡9-11％的比例混合，加热至380-420℃烘干，放至常温，制成铸造用复合孕育剂。
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