大型铜套类铸件的金属型铸造工艺.pdf

本发明公开了一种大型铜套类铸件的金属型铸造工艺，在浇口杯设置上，采用浇口池的方法，以起到挡渣和撇渣的作用，在浇道的过渡处修成圆角，以减少直接冲型，减少冲砂发生冒口采用本体加高，根据经验确定为铸件高度的20%内圈石墨冷铁厚度80mm，宽度120～150mm，弧度按内径尺寸加工，使用前除去表面的枯化层采用二次进窑烘干，烘干温度400～500℃，涂料选择，开始金属型外模用滑石粉，进窑烘烤，控制好烘烤时间和烘烤温度，在400～500℃烘1.5h，要求不断进行观测，当砂子呈褐色发黑时既可；其有益效果在于：生产的大型铜套合格率由以前的50%提高到85%以上，基本上消除了以前常出现的缩松缩孔，裂纹、夹渣等缺陷。

权利要求书
1.  一种生产大型铜套类铸件的金属型铸造工艺，其特征在于：在浇口杯设置上，采用浇口池的方法，以起到挡渣和撇渣的作用，在浇道的过渡处修成圆角，以减少直接冲型，减少冲砂发生冒口采用本体加高，根据经验确定为铸件高度的20%内圈石墨冷铁厚度80mm，宽度120～150 mm，弧度按内径尺寸加工，使用前除去表面的枯化层采用二次进窑烘干，烘干温度400～500℃，涂料选择，开始金属型外模用滑石粉，进窑烘烤，控制好烘烤时间和烘烤温度，在400～500℃烘1.5h，要求不断进行观测，当砂子呈褐色发黑时既可。

说明书大型铜套类铸件的金属型铸造工艺
 
技术领域
   本发明属于合金铸铁铸造技术领域，具体涉及一种大型铜套类铸件的金属型铸造工艺。
 
背景技术
在实际生产中，常会遇到一些大型铜套，其材质为锡青铜，如ZCuSn5Zn5Pb5、ZCuSn10Pb1、ZCuSn10Pb5、ZCuSn10Pb10等。在生产过程中，常用离心铸造的方法。离心铸造时液体金属质点是按重力系数的倍数加重的，其运动方向又是指向由外壁向内表移动的凝固层，这就创造了较好的补缩条件，使液体金属能通过枝晶间的细小缝隙，对空穴处进行补缩。同时，金属在补缩通道沿径向向外进行补缩时，随着旋转半径增大，质点所受的离心力越大，克服阻力的能力也越大，在补缩缝隙中的移动速度就越来越快，为随后进入的液体金属创造了更好的流动补缩条件，所以离心铸件的组织较为致密。但是，对于大型铸件，常常会由于设备能力、转速等各种原因达不到生产要求而有缩松、裂纹、冷隔等缺陷。 
 
发明内容
为了克服现有技术领域存在的上述问题，本发明的目的在于，提供一种生产大型铜套类铸件的金属型铸造工艺。
本发明提供的大型铜套类铸件的金属型铸造工艺，包括以下步骤：
1） 在浇口杯设置上，采用浇口池的方法，以起到挡渣和撇渣的作用，在浇道的过渡处修成圆角，以减少直接冲型，减少冲砂发生。直浇道φ120 mm，6 条横浇道35 mm × 40 mm × 60 mm，内浇道φ14 mm—60 只，各组元比为1: 1. 1: 0. 9。
2） 冒口采用本体加高，根据经验确定为铸件高度的20%。
3） 内圈石墨冷铁厚度80 mm，宽度120 ～150 mm，弧度按内径尺寸加工，使用前除去表面的枯化层。冷铁间隙为10 ～ 12 mm，间隙先用型砂添实，再紧密插上圆钉。外圈金型。由机械加工而成，厚度约60 mm。
4） 采用二次进窑烘干，烘干温度400 ～ 500 ℃，烘烤时间为6 h，开始升温每小时不超过200℃。
5） 涂料选择，开始金属型外模用滑石粉，用喷枪喷涂均匀，内圈用组合石墨模，直接涂刷石墨涂料。从生产结果来看，铸件内侧质量较好，没有气孔，但是在外表面上出现有大量的侵入性气孔，气孔内光滑呈氧化色，深度不一，最深的竟有20mm，还有较为严重的冲砂夹砂现象，后改用桐油挂砂的办法，金属模具使用前除锈，预热到80℃左右，在表面涂上一层桐油，然后均匀敷上20～40目石英砂，除掉浮砂，进窑烘烤，控制好烘烤时间和烘烤温度，在400～500℃烘1.5h，要求不断进行观测，当砂子呈褐色发黑时既可。
6） 为了防止出现缩松缩孔等缺陷，要求严格控制浇注时的内外型芯温度，内芯温度控制在60～70℃，金属外型控制在70～80℃。熔炼方面，新、旧料比控制在7：3范围，炉料要求实行预热烘干，采用炉内脱氧和包内脱氧相结合，出炉温度在1190～1220℃，出炉以后要充分搅拌，以防止成分偏析。达到浇注温度前，要进行包内脱氧。浇注温度控制在1065～1085℃，浇注时间控制在30～45s，浇注时要遵循先快后慢的原则。
本发明提供的生产大型铜套类铸件的金属型铸造工艺，其有益效果在于：生产的大型铜套合格率由以前的50%提高到85%以上，基本上消除了以前常出现的缩松缩孔，裂纹、夹渣等缺陷。说明所采取的半开半闭浇口和内外冷铁以及桐油挂砂的操作方法，能够比较有效地防止出现氧化夹渣和侵入性气孔、缩松缩孔等缺陷。
 
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明提供大型铜套类铸件的金属型铸造工艺，进行详细的说明。
实施例一
将金属进行如下操作：
1） 在浇口杯设置上，采用浇口池的方法，以起到挡渣和撇渣的作用，在浇道的过渡处修成圆角，以减少直接冲型，减少冲砂发生。直浇道φ120 mm，6 条横浇道35 mm × 40 mm × 60 mm，内浇道φ14 mm—60 只，各组元比为1: 1. 1: 0. 9。
2） 冒口采用本体加高，根据经验确定为铸件高度的20%。
3） 内圈石墨冷铁厚度80 mm，宽度120 ～150 mm，弧度按内径尺寸加工，使用前除去表面的枯化层。冷铁间隙为10 ～ 12 mm，间隙先用型砂添实，再紧密插上圆钉。外圈金型。由机械加工而成，厚度约60 mm。
4） 采用二次进窑烘干，烘干温度400 ～ 500 ℃，烘烤时间为6 h，开始升温每小时不超过200℃。
5） 涂料选择，开始金属型外模用滑石粉，用喷枪喷涂均匀，内圈用组合石墨模，直接涂刷石墨涂料。从生产结果来看，铸件内侧质量较好，没有气孔，但是在外表面上出现有大量的侵入性气孔，气孔内光滑呈氧化色，深度不一，最深的竟有20mm，还有较为严重的冲砂夹砂现象，后改用桐油挂砂的办法，金属模具使用前除锈，预热到80℃左右，在表面涂上一层桐油，然后均匀敷上20～40目石英砂，除掉浮砂，进窑烘烤，控制好烘烤时间和烘烤温度，在400～500℃烘1.5h，要求不断进行观测，当砂子呈褐色发黑时既可。
6） 为了防止出现缩松缩孔等缺陷，要求严格控制浇注时的内外型芯温度，内芯温度控制在60～70℃，金属外型控制在70～80℃。熔炼方面，新、旧料比控制在7：3范围，炉料要求实行预热烘干，采用炉内脱氧和包内脱氧相结合，出炉温度在1190～1220℃，出炉以后要充分搅拌，以防止成分偏析。达到浇注温度前，要进行包内脱氧。浇注温度控制在1065～1085℃，浇注时间控制在30～45s，浇注时要遵循先快后慢的原则。
补充：
1） 零件主要尺寸和技术要求生产的8000 t水压机内套，铸件外径1865 mm，内径1785 mm，高度500 mm，材质为ZCuSn5Zn5Pb5，重1800 kg。技术要求铸件不得有缩松缩孔和裂纹，由于此套是现场装配，要根据最终轴的磨损后的尺寸来最终确定套的加工净尺寸，所以在考虑铸件加工量的时候，要二次放量，来确保有足够的加工余量。
2） 铸件的工艺分析锡青铜铸件，凝固温度范围宽、补缩困难，要设法使合金同时凝固，使微观缩孔分散和分布均匀，所以采取顶注式和雨淋式浇注较多，但是对于大型铜套类铸件，由于铸件高度较高，在浇注时铜液容易飞溅和氧化，在铜液凝固时氧化渣不易上浮造成夹渣等缺陷，决定利用反雨淋浇注系统的撇渣和稳流的特点，半开放式半封闭式浇口。为了确保铸件组织致密，在内外表面同时设置冷铁，提高铸件的冷却强度，考虑到由于铸件径向收缩和方便后续清砂，内圈冷铁采用分瓣的成型石墨冷铁，外圈采用整体金属模具。