[發明專利]一種非對稱環狀高鉛青銅鑄件的離心鑄造方法

有效

• 申請號: 201410158296.X
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN103934427A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 劉秋斌;孫宗志;陶放
• 申請（專利權）人: 遼寧永達有色鑄造有限公司
• 主分類號: B22D13/04
• 分類號: B22D13/04;B22D13/10;B22C3/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于鑄造技術領域，特別涉及一種非對稱環狀高鉛青銅鑄件的離心鑄造方法。

背景技術

鉛青銅是含鉛的銅合金，在20世紀初已被機械制造業廣泛應用，主要用在航空發動機、重油機和其它高速、高壓下工作的軸承制造上；工作性能遠遠超過巴氏合金及其它銅合金。

鉛青銅中的鉛不完全溶解于合金，而獨立的微小顆粒均勻的分布在銅基體中，所以有卓越的保持潤滑油和降低磨擦系數作用；鉛青銅的摩擦系數?0.004~0.008（有潤滑），比其它銅合金低1~4倍；鉛青銅軸承可在面壓60~100MPa下工作，同時耐沖擊負荷高，可在每秒8~10米的高速度下工作，由于導熱率為錫青銅的4倍，巴氏合金的6倍，所以耐熱、耐疲勞強度高；在高沖擊負荷下工作不易開裂和不易粘結，特別在潤滑油油路堵塞時沒及時發現致使軸承過熱，在溫度達到300℃以上時，鉛熔化從軸承中逸出也短時間起潤滑作用，保護軸承和軸不受損害。

高鉛青銅一般是指含鉛量達到10%以上的鉛銅合金，它具有很高的疲勞強度、導熱性和耐磨性、以及在有沖擊載荷作用的工作條件下也不會產生裂紋等優良品質；國內外在高負荷高轉速的大型設備中普遍采用高鉛青銅套，如：各種型號圓錐破碎機、旋回破碎機、礦山用電鏟（挖掘機）、水力發電設備、火力發電設備、各種大型水泵等，其耐高壓、高速度、耐沖擊、耐疲勞、摩擦系數極小、不易開裂、不粘結、保護相關軸、使用壽命長。

通常高鉛青銅套采用鑄造方法生產，但是，由于銅與鉛的熔點相差懸殊以及合金本身的凝固特性其鑄造有很多技術難點；從Cu-Pb合金相圖可知，高鉛青銅合金，在液態下雖然能形成單一的均勻液相，但在液相線以下就有銅的а初晶析出,?并在950℃附近發生偏晶反應；在固態下,?則由于鉛不溶于銅，鉛是以獨立的相分布在銅的基體中，因而很易產生區域偏析，同時由于鉛的密度為11.34，比銅的密度8.93大得多，所以又很容易發生比重偏析，這給高鉛青銅的鑄造帶來了很大的困難。

發明內容

針對現有高鉛青銅鑄件在制備技術上存在的上述問題，本發明提供一種非對稱環狀高鉛青銅鑄件的離心鑄造方法，采用不預熱的金屬型鑄造，并采用可控制轉速的離心鑄造方法，形成金屬型離心鑄造方法鑄造高鉛青銅合金技術，通過利用非對稱金屬型與耐火材料局部修型的方法，實現鑄造非對稱環狀鑄件，達到大尺寸非對稱環狀高鉛青銅合金近終成形鑄件鑄造的目標。

本發明的非對稱環狀高鉛青銅鑄件的離心鑄造方法按以下步驟進行：

1、將鑄造用合金原料熔煉制成合金熔體；合金熔體的成分符合牌號為ZCuPb20Sn5、ZCuPb15Sn8、ZCuPb10Sn10、ZCuPb30或C93800合金的成分；

2、按照被鑄造件制作鑄造模具，并設置被鑄造件的外表面和下表面的鑄造余量為單面3~6mm，被鑄造件的上表面鑄造余量為單面5~10mm；?

3、在鑄造模具的內表面涂覆涂料；

4、在鑄造模具固定在離心鑄造機上，啟動離心鑄造機，在鑄造模具旋轉的條件下，向鑄造模具內澆鑄合金熔體；澆鑄溫度按公式（1）計算：

T_1?=?T_0?+?A；????（1）

（1）式中，T₁為澆鑄溫度，單位℃；T₀為鑄造用合金原料完全熔化時的溫度，單位℃；A為溫度常數，選用值為80~160℃；

鑄造模具的旋轉速度按公式（2）計算：

N=29.9（G?/?r）^0.5；（2）

（2）式中，N為鑄造模具的轉速，單位為r/min；G為重力系數，選用值為100~2000；r為被鑄造件的內徑，單位為m；

5、澆鑄完成后，保持旋轉至熔體凝固，冷卻至常溫，獲得非對稱環狀高鉛青銅鑄件。

上述的鑄造模具由模具蓋和外模具構成，模具蓋和外模具的材質為鑄鐵。

上述的外模具內設有或不設有內模具，外模具內設有或不設有異形部分；內模具的材質為鑄鐵，異形部分的材質為耐火材料；異形部分通過耐火泥粘接在外模具上，或鑲嵌在內模具上。

上述的耐火材料為高硅質耐火材料或鋁質耐火材料；耐火泥為高硅質耐火泥或鋁質耐火泥，當異形部分的材質為高硅質耐火材料時，耐火泥為高硅質耐火泥，當異形部分的材質為鋁質耐火材料時，耐火泥為鋁質耐火泥。

上述的涂料由45~55份莫來石，2~4份片狀石墨，0.2~0.8份煤焦油和30~40份硅溶膠混合均勻制成。

上述的步驟4中澆鑄合金熔體時，澆鑄速度為20~100kg/s。