CN108754225A - 套筒类锡青铜构件的离心铸造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种套筒类锡青铜构件的离心铸造工艺，该离心铸造工艺包括：1)铸型的准备，在离心铸造浇注前，在金属型内工作表面喷涂保护涂料；2)充分搅匀金属混合液并进行离心浇注；3)将离心浇注混合成型的铸件冷却成型；其中，金属混合液中Sn和Pb的重量份均为4‑5％，Zn的重量份为5‑6％，Fe的重量份小于0.3％，Al的重量份小于0.01％，其余为铜液。该离心铸造工艺改善了锡在铸件中产生偏析。
Description
技术领域
本发明涉及套筒类锡青铜构件的离心铸造工艺。
背景技术
ZCuSn5Pb5Zn5铸造铜具有良好的合金耐磨性和耐蚀性，同时还具备易加工、良好的铸造性能和气密性。ZCuSn5Pb5Zn5铸造铜合金用于在较高负荷和中等滑动速度下工作的耐磨、耐腐蚀零件，如轴套、衬套、缸套、活塞离合器、泵件压盖以及蜗轮等。离心铸造是金属液在离心力作用下充型和凝固，金属补缩效果好，从而使得铸件组织致密，机械性能好；利用离心铸造方法铸造轴套类铸件不需浇冒口的设计，使得金属利用率可大大提高，而且在很大程度上提高了铸件的优率。
锡青铜在离心铸造过程中，由于铸件中各元素的密度不一样，导致所受离心力不同，还有各种元素的结晶温度不一样，使得铸件中各种元素分布不均匀，从而会导致铸件局部的硬度、屈服强度、延伸率不满足最初的设计要求。
但锡青铜中锡在铸件中铜溶解度只有6％左右，在铸件中扩散速度较慢，还受到密度较大Pb的影响，从而导致密度偏析。而且，还受到铸件中各个元素结晶温度的影响，锡的熔点在各种元素中是最低的，当温度降低到锡的凝固温度时，其周围的锡含量最高，从而造成了偏析，另外离心机的转速过快、金属型的工作温度太高、浇注温度过高等都容易产生偏析缺陷。为此本发明提供了一种新型铸造工艺防止铸件偏析。
发明内容
本发明的目的是提供一种套筒类锡青铜构件的离心铸造工艺，该离心铸造工艺改善了锡在铸件中产生偏析。
为了实现上述目的，本发明提供了一种套筒类锡青铜构件的离心铸造工艺，离心铸造工艺包括：1)铸型的准备，在离心铸造浇注前，在金属型内工作表面喷涂保护涂料；2)充分搅匀金属混合液并进行离心浇注；3)将离心浇注混合成型的铸件冷却成型；其中，金属混合液中Sn和Pb的重量份均为4-5％，Zn的重量份为5-6％，Fe的重量份小于0.3％，Al的重量份小于0.01％，其余为铜液。
优选地，步骤1)中所使用的保护涂料的成为氧化锌、热水和水玻璃的混合物。
优选地，保护涂料通过将水玻璃倒入温度高于65℃的热水中完全溶解后再将氧化锌倒入并充分搅拌。
优选地，在步骤1)中保护涂料喷涂前先将金属型内工作表面进行预热。
优选地，在步骤1)中保护涂料喷涂后将金属型内工作表面加热至360-380℃并保温2h。
优选地，步骤2)中离心浇注时，浇注温度为1190-1210℃。
优选地，步骤2)中用于离心浇注的铸型的转速其中，n为铸型的转速，G为铜合金重力系数，r为逐渐内壁的半径。
优选地，步骤2)中，金属混合液浇注成型后，快速在铸件的内腔撒上一层锡青铜铜屑。
优选地，步骤3)中离心浇注混合成型的铸件通过水冷冷却成型。
根据上述技术方案，本发明中离心铸造工艺包括：1)铸型的准备，在离心铸造浇注前，在金属型内工作表面喷涂保护涂料；2)充分搅匀金属混合液并进行离心浇注；3)将离心浇注混合成型的铸件冷却成型；其中，金属混合液中Sn和Pb的重量份均为4-5％，Zn的重量份为5-6％，Fe的重量份小于0.3％，Al的重量份小于0.01％，其余为铜液。通过保护涂料可防止高温金属液对铸型的直接冲击和热冲击，保护铸型，涂料还可防止在高温情况下铸型和铸件熔焊在一起，从而有效地延长了金属型的使用寿命。在配料时，在满足配料的成分设计的情况下，在配料时，锡含量的含量取下限，提高锌的含量，减少锡的成分偏析。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
将Sn、Pb和Zn分别按照重量份5％、5％和6％加入到铜铁铝混合液中进行离心搅拌，搅拌的转速n＝1100r/min，温度为1200℃，金属混合液浇注成型后，快速在铸件的内腔撒上一层锡青铜铜屑，而后将铸件通过水冷冷却成型后形成成品铸件A。
对成品铸件A的内、中、外层进行检测获得各层中Sn、Pb和Zn的成分含量如表1所示：
| 位置 | Sn | Pb | Zn |
| 外层 | 4.78％ | 5.61％ | 5.86％ |
| 中间 | 4.97％ | 4.99％ | 6.02％ |
| 内层 | 5.25％ | 4.40％ | 6.12％ |
表1
其中，G的值取40和100分别计算，r取0.05m。当G＝40时，转速n＝845(r/min)；当G＝100时，算得n＝1337(r/min)。为了避免转速太高会造成铸件反偏析以及会产生重皮，转速过低达不到铸件充型的要求，所以取中间值n＝1100r/min以获得实施例1中的数据。
此外，在金属混合液浇注成型后，快速在铸件的内腔撒上一层锡青铜铜屑，使得铸件凝固方式趋向于同时凝固，从而达到控制偏析缺陷的结果。而后配合水冷系统能够使得铸件迅速冷却下来，达到工艺要求。
在该实施方式中，为了获得更好的防粘接效果，优选地，步骤1)中所使用的保护涂料的成为氧化锌、热水和水玻璃的混合物。
在该实施方式中，为了使得各成分更好的混合，混合均匀，优选地，保护涂料通过将水玻璃倒入温度高于65℃的热水中完全溶解后再将氧化锌倒入并充分搅拌。
在该实施方式中，为了增加保护涂料喷涂粘合的效果，优选地，在步骤1)中保护涂料喷涂前先将金属型内工作表面进行预热。
在该实施方式中，为了快速烘干保护涂料的同时不会使保护涂料造成损坏，优选地，在步骤1)中保护涂料喷涂后将金属型内工作表面加热至360-380℃并保温2h。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种套筒类锡青铜构件的离心铸造工艺，其特征在于，离心铸造工艺包括：1)铸型的准备，在离心铸造浇注前，在金属型内工作表面喷涂保护涂料；2)充分搅匀金属混合液并进行离心浇注；3)将离心浇注混合成型的铸件冷却成型；其中，
金属混合液中Sn和Pb的重量份均为4-5％，Zn的重量份为5-6％，Fe的重量份小于0.3％，Al的重量份小于0.01％，其余为铜液。
2.根据权利要求1所述的离心铸造工艺，其特征在于，步骤1)中所使用的保护涂料的成为氧化锌、热水和水玻璃的混合物。
3.根据权利要求2所述的离心铸造工艺，其特征在于，保护涂料通过将水玻璃倒入温度高于65℃的热水中完全溶解后再将氧化锌倒入并充分搅拌。
4.根据权利要求3所述的离心铸造工艺，其特征在于，在步骤1)中保护涂料喷涂前先将金属型内工作表面进行预热。
5.根据权利要求3或4所述的离心铸造工艺，其特征在于，在步骤1)中保护涂料喷涂后将金属型内工作表面加热至360-380℃并保温2h。
6.根据权利要求1所述的离心铸造工艺，其特征在于，步骤2)中离心浇注时，浇注温度为1190-1210℃。
7.根据权利要求1或6所述的离心铸造工艺，其特征在于，步骤2)中用于离心浇注的铸型的转速其中，n为铸型的转速，G为铜合金重力系数，r为逐渐内壁的半径。
8.根据权利要求7所述的离心铸造工艺，其特征在于，铜合金重力系数G为40-100。
9.根据权利要求1所述的离心铸造工艺，其特征在于，步骤2)中，金属混合液浇注成型后，快速在铸件的内腔撒上一层锡青铜铜屑。
10.根据权利要求1所述的离心铸造工艺，其特征在于，步骤3)中离心浇注混合成型的铸件通过水冷冷却成型。
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