CN1308474C - 铝铅合金轴瓦铸锭及其生产方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种铝铅合金轴瓦铸锭及其生产方法和装置。其铸锭材料成分是Al-Pb-Cu-Si，重量百分比为5-25%Pb；0.3-1.2%Cu；0.1-0.4%Si；余量为Al。首先在上述范围内按比例配料，然后将熔化后的铅液体和加入铜与硅的铝液体分置于铅喷埚和铸模内，从铅喷埚内流出的铅液在喷枪中喷出的氮气的喷射下形成铅雾射向铸模内铝液表面，此时旋转铸模，将铅均匀分布在铸锭中；从承托铸模下面的铜制底板冷却下面铝液，使铝液从下底开始向上逐层凝固，直至铸锭全部冷凝为止。优点是效率高，二十分钟可完成三公斤铝铅铸锭，且无缩孔，材料利用率高，气孔夹杂少，组织致密，铅粒分布均匀，含量容易控制，成本低、工艺简单、质量稳定，适合于大批量生产。
Description
技术领域：
本发明涉及生产铝铅合金铸锭的方法及装置，属于金属材料类。
背景技术：
采用铝铅合金制作的轴瓦由于比现在应用的铝锡轴瓦抗疲劳强度高、寿命长、成本低、耐热性好一直受到各国材料及工程研究者的重视，并由此产生了许多生产铝铅合金的方法。如：采用喷涂法生产铝铅合金，粉末法生产铝铅合金等。前者是将铝液和铅液同时用气体喷射器喷涂在金属板上迅速冷却凝固形成铝铅合金层。在喷涂过程中用氩气等保护以免液体氧化。虽然这样，但气体的纯度很难控制，氧化在所难免。另外在喷涂过程中会产生疏松和气孔，经过轧机压合后也容易起层。在喷涂过程中难免偏析的产生，质量难以控制，效率也较低，很难适应大规模流水线生产；后者虽然技术比较成熟，但工序繁多、流程长、污染严重，事先要制备铝粉和铅粉，经过压制成型，在烧结后轧制。此外氧化、夹杂、气孔也严重存在，而且成本相当高。
发明内容：
鉴于上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种效率高、成本低、工艺简单、质量稳定、适合大批量生产的铝铅合金轴瓦铸锭及其生产方法和装置。
本发明的目的是这样实现的：
铝铅合金轴瓦铸锭其材料成分是(重量百分比)：
Al-Pb-Cu-Si：(5-25)％Pb；(0.3-1.2)％Cu；(0.1-0.4)％Si；余量为Al。
铝铅合金轴瓦铸锭其生产方法是：首先在上述范围内按比例配料，然后将熔化后的铅液体和加入铜与硅的铝液体分置于铅喷埚和铸模内，从铅喷埚内流出的铅液在喷枪中喷出的氮气的喷射下形成铅雾射向铸模内铝液表面，此时旋转铸模，将铅均匀分布在铸锭中；从承托铸模下面的铜制底板冷却下面铝液，使铝液从下底开始向上逐层凝固，直至铸锭全部冷凝为止。此方法称之为“逆向铸造法”。
上面所述加入铜与硅的铝液体是指先将铝用石墨坩埚熔化，升温至900℃时加入铜与硅，使铜与硅融合在铝液体中。
为使固液界面从铝液底部上升到每个部位之前仍保持液体状态，在铸模外面设有保温层。
为提高冷却速度，在铜制底板下喷水冷却。
铝铅合金轴瓦铸锭其生产装置是：它包括支架、冷却套和分置于支架与冷却套上的铅喷埚与铜制底板，在位于铅喷埚下方的铜制底板上设有铸模，该铸模外面设有保温层，铜制底板与冷却套之间设有轴承，铜制底板下设有喷水管，铅喷埚底部侧面设有铅液流出孔，在支架上设有氮气喷枪。
本发明的优点是效率高，二十分钟可完成三公斤铝铅铸锭，且无缩孔，材料利用率高，气孔夹杂少，组织致密，铅粒分布均匀，含量容易控制，成本低、工艺简单、质量稳定，适合于大批量生产。
本发明的具体细节由以下实施例及其附图给出。
附图说明：
附图为铝铅合金轴瓦铸锭生产装置结构示意图。
具体实施方式：
根据轴瓦结构及性能要求设为五种铝铅合金配料成分(重量百分数)。如表1所示：
| 序号 | Al％ | Pb％ | Cu％ | Si |
| 1 | 94.6 | 5 | 0.3 | 0.1 |
| 2 | 89.2 | 10 | 0.6 | 0.2 |
| 3 | 83.8 | 15 | 0.9 | 0.3 |
| 4 | 78.4 | 20 | 1.2 | 0.4 |
| 5 | 73.7 | 25 | 1 | 0.3 |
表中Al为1号工业纯铝，Pb为2号铅，Cu为电解铜。
附图给出的是铝铅合金轴瓦铸锭生产装置，它由支架1、冷却套2、铜制底板3、保温层4、铸模5、铅喷埚8、喷枪9、轴承11、喷水管12、水池13构成。铅喷埚8底部侧面设有铅液流出孔8-1，该孔直径根据加铅量的多少直径大小不同，本设计为三种，分别为1.5毫米、3毫米、4.5毫米。铸模5为低碳钢制圆柱筒，上下无底，直径100毫米，高200毫米。
铝铅合金轴瓦铸锭具体生产工艺如下：
以上述表中2号铝铅合金为例。
1、配料熔化：配制1号工业纯铝2676，电解铜18克。硅6克。
先将铝用石墨坩埚溶化，升温至900℃加入铜和硅。再配制2号铅330克(火损10％)，用石墨坩埚熔化加热至600℃-700℃。
2、预热备用件：将铅喷埚8放在箱式炉中预热至800-1000℃，同时将铸模5及套在其外面的保温层4放在箱式炉中预热至800-1000℃。
3、铸造操作：以上准备工作完成便可进行铸造操作。先将铸模5放在铜制底板3上，铝液倒入铸模5内，再将预热好的铅喷埚8放在支架1上，这时喷水管12可以给水。目的是冷水通过铜制底板3冷却铝液下部，是下部开始结晶。同时将铅液倒入铅喷埚8内，铅液从铅液流出孔8-1流出时由喷枪9给氮气，氮气压力在6-12大气压之间，氮气经过喷枪9将铅液吹成铅雾射向铝液，这时旋转铸模5以免铸锭中产生无铅死角。喷铅过程一直持续到全部冷凝为止，整个操作规程结束。冷却水管直径为20毫米，水流速度为10米/秒。铅喷埚8为石墨埚，内径100毫米，高130毫米。铅喷埚离铝液面高度为100-150毫米。铸模5的直径为100毫米，高为200毫米。
该工艺方法同时适用于铜与多量铅形成复合式合金材料以及其它的比重差较大的两种金属或非金属做成复合式材料，用以提高材料的耐磨性、硬度、强度等。这些复合式材料的性能是用一般的铸造方法生产的合金或材料所不能达到的。
图中序号6、7分别为铝液和铅雾，序号10为铸锭。
Claims (3)
1、一种铝铅合金轴瓦铸锭，其特征在于，其铸锭材料成分是Al-Pb-Cu-Si，重量百分比为5-25％Pb；0.3-1.2％Cu；0.1-0.4％Si；余量为Al。
2、一种如权利要求1所述铝铅合金轴瓦铸锭的生产方法，其特征在于，首先在上述范围内按比例配料，然后将熔化后的铅液体和加入铜与硅的铝液体分置于铅喷埚和铸模内，从铅喷埚内流出的铅液在喷枪中喷出的氮气的喷射下形成铅雾射向铸模内铝液表面，此时旋转铸模，将铅均匀分布在铸锭中；从承托铸模下面的铜制底板冷却下面铝液，使铝液从下底开始向上逐层凝固，直至铸锭全部冷凝为止。
3、一种如权利要求2所述铝铅合金轴瓦铸锭生产方法所用的生产装置，其特征在于，它包括支架、冷却套和分置于支架与冷却套上的铅喷埚与铜制底板，在位于铅喷埚下方的铜制底板上设有铸模，该铸模外面设有保温层，铜制底板与冷却套之间设有轴承，铜制底板下设有喷水管，铅喷埚底部侧面设有铅液流出孔，在支架上设有氮气喷枪。
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