CN108723322A - 大规格双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大规格双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造方法。它包括如下步骤：工艺设计、工装设计、工装制造；工装组装并填水玻璃砂；沿轴向穿孔，固化水玻璃砂或树脂砂；内模涂料；烘烤组合模；熔炼铜合金液；炉前分析；开启离心铸造机，设定离心铸造机转速，浇铸；当铜合金液体温度达到工艺设计温度时进行浇铸；脱外模，首先拆除外模两头盖板，连铸造工件一起脱出内套模及充填的水玻璃砂或树脂砂；气割内套模，人工气割内套模见，便于多次使用；粗加工，铸造工件风冷后机加工至粗加工尺寸；渗透检测、热处理、精加工，粗加工工件表面做渗透检测，符合要求后进行应力消除，按成品图精加工。本发明具有节约原材料，减少工时的优点。

Description

大规格双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造方法

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，更具体地说它涉及离心铸造工艺技术领域，更具体地说它是大规格双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造方法。

背景技术

由于大规格铜合金双法兰轴套或铜合金轴瓦有着独特的结构。法兰与轴套或铜合金轴瓦的直径相差较大，且其承座普遍较大；因此对双法兰轴套或铜合金轴瓦质量要求比较高，必须确保在铸造时工件晶体组织均匀致密，不能有夹渣、气孔和裂纹；因此，在铸造环节必须排除晶体组织不均匀、不致密、夹渣、气孔、裂纹发生的原因；为达到这些要求，必须在铸造环节排除上述要求发生的各种因素，但目前铸造领域针对这些问题，多采用以下几种途径：

1)砂型重力铸造：其结果是由于砂型本身透气效果差，铜合金结晶顺序化，冷却速度慢，导致工件机加工后有大面积夹渣、气孔、晶体粗大，不能满足高要求；

2)外金属模砂芯组合重力铸造：工件外围结晶速度快，内部与砂芯接触面结晶速度慢且砂芯透气效果差，内部因砂芯透气不好有许多气孔，工件整体晶体不均匀不能达到使用要求；

3)金属模重力铸造：由于组合铁芯不具备退让性，当铸件在结晶时，体积发生变化，而使铸件产生铸造裂纹；

4)冷模撞砂离心铸造：对于普通铜合金(结晶时不易产生偏析的铜合金)效果较好，但对于含锡、铅等重金属元素的铜合金，此种方法也不能满足要求；由于铅和锡元素在离心铸造时易偏析；铜合金结晶片初期易偏析出铅，受离心力作用，偏析出的铅及少量铜一起渗入所撞砂型中，使离心工件外部产生富含铅的铜合金与型砂混合物；在机加工时不能加工，而导致工件报废；

5)金属模离心铸造直型套后机加工成双法兰方法：此种方法面临离心模具及铜合金液体较重，离心铸造机震动严重；离心机速度很难达到工艺要求，而导致铜合金液体中气体和氧化物不能顺利排气而产生的夹渣和气孔等缺陷、且原材料投入较多，材料损耗较大，机加工时较多，导致生产成本高。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种大规格双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造方法，本发明公开了一种金属模内套金属模外填砂型的三层离心铸造新方法，完全消除了工件有气孔、夹渣、裂纹等缺陷，节约原材料，减少工时、且工件机加工渗透检测可到Ⅰ级标准要求，质量稳定安全，有着广泛的应用前景。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：大规格双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：工艺设计、工装设计、工装制造，制得外模、内套模；

步骤2：工装组装并填水玻璃砂，将外模与内套模之间填满水玻璃砂或树脂砂，刮出双法兰；沿轴向穿孔，固化水玻璃砂或树脂砂；

步骤3：内模涂料，完成固化后清理余砂，按装模结构装模并涂金属模铸造涂料；

步骤4：烘烤组合模，用热风炉对装配组合模进行加热烘烤，使内套模温度升至150℃，清理杂物准备浇注；

步骤5：熔炼铜合金液，中频炉熔化铜合金，炉前分析至合格；

步骤6：炉前分析，中频炉倾出工艺设计中的铜合金液，多余部分铜合金液为浇注余量，铜合金液出炉；

步骤7：开启离心铸造机，设定离心铸造机转速，浇铸；当铜合金液体温度达到工艺设计温度时，进行浇铸；浇注完成后旋转时间为70～120分钟；

步骤8：脱外模，首先拆除外模两头盖板，铸造工件、内套模、及充填的水玻璃砂或树脂砂一起脱出；

步骤9：气割内套模，人工气割内套模；

步骤10：粗加工，铸造工件风冷后机加工至粗加工尺寸；

步骤11：渗透检测、热处理、粗加工，精加工，粗加工工件表面做渗透检测，符合要求后进行应力消除，按成品图精加工。

在上述技术方案中，步骤10中，粗加工时，铸造工件加工余量为：

外圆：产品直径×1％+(5～8)mm，内圆：产品直径×2％+(6～10)mm，

长度：产品长度×2％+(6～12)mm，或根据产品要求合理预放加工余量。

在上述技术方案中，外模内径锥度1.5°；外模与内套模之间最小填砂量为50mm；内套模平均壁厚为30mm。

在上述技术方案中，外模与内套模之间为铸造用配比水玻璃砂或树脂砂。

在上述技术方案中，步骤3中，内套模的涂料为水性金属模用涂料。

在上述技术方案中，外模为球墨铸铁件，内套模为铸钢件，每次气割后，再焊接，车加工，留铜合金收缩率余量和铸造工件加工余量，铜合金收缩率为1％。

在上述技术方案中，步骤7中，内套模浇铸时温度为70℃-90℃。

本发明具有如下优点：

(1)本发明公开了一种金属外模与内套金属模中间填充砂型的三层离心铸造新方法，完全消除了工件有气孔、夹渣、裂纹等缺陷，节约原材料，减少工时、且工件机加工渗透检测可到Ⅰ级标准要求，质量稳定安全，有着广泛的应用前景；本发明克服了现有技术双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦砂型铸造方法，工件有大面积气孔、夹渣、结晶粗大的缺点；本发明克服了双法兰铜合金轴套或铜合金瓦外金属模砂芯组合中晶体不均匀、内径有气孔的缺点；本发明克服了金属模重力铸造时工件产生裂纹的缺点；本发明克服了冷模撞砂离心铸造时对含铅、锡元素的偏析沾砂缺陷；本发明克服了金属模离心铸造直型套后机加工成双法兰中离心机转速不易达到工艺要求而产生夹渣和气孔的缺点，且减少了原材料投入和机加工工时投入，达到节能减耗的目的；

(2)本发明采用三层结构没计方案，外模多用，外模可适用多种规格工件，不同规格毛坯铸造只换内套模；同种规格毛坯生产时内套模重复气割、焊接加工使用；

(3)本发明适用于GB/T1176和GB/T5231中所有铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造。

附图说明

图1为本发明模具组合结构示意图。

图2为本发明实施例外模成品结构示意图。

图3为图2的A-A的剖视图。

图4为本发明实施例内套模成品结构示意图。

图5为图4的A-A的剖视图。

图6为本发明实施例内套模气割示意图。

图7为图6的的剖视图。

图中1-外模,2-盖板,3-内套模,4-离心铸造机,5-水玻璃砂,6-注液槽,7-内套模固定栓,8-盖板固定栓,9-铸造工件,10-托轮,11-气孔。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。

参阅附图可知：大规格双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造方法，包括如下步骤：

步骤1：工艺设计、工装设计、工装制造，制得外模1、内套模3；

步骤2：工装组装并填水玻璃砂，将外模与内套模之间填满水玻璃砂5或树脂砂，刮出双法兰；沿轴向在外模与内套模中间位均匀捅一圈穿孔，固化水玻璃砂或树脂砂；

步骤3：内模涂料，完成固化后清理余砂，按装模结构装模并涂水性金属模模铸造涂料；

步骤4：烘烤组合模，用热风炉对装配组合模进行加热烘烤，使内套模温度升至150℃，清理杂物准备浇注；

步骤5：熔炼铜合金液，中频炉熔化铜合金，炉前分析至合格；

步骤6：炉前分析，中频炉倾出工艺设计中的铜合金液，多余部分铜合金液为浇注余量，铜合金液出炉；

步骤7：开启离心铸造机4，设定离心铸造机转速，浇铸；当铜合金液体温度达到工艺设计温度时，进行浇铸；浇注完成后旋转时间为70～120分钟；

步骤8：脱外模，首先拆除外模两头盖板2，铸造工件9、内套模、及充填的水玻璃砂或树脂砂一起脱出；

步骤9：气割内套模3，人工气割内套模，便于多次使用；

步骤10：粗加工，铸造工件风冷后机加工至粗加工尺寸；

步骤11：渗透检测、热处理、粗加工，精加工，粗加工工件表面做渗透检测，符合要求后进行应力消除，按成品图精加工。

进一步地说，步骤10中，粗加工时，铸造工件9加工余量为：

外圆：产品直径×1％+(5～8)mm，内圆：产品直径×2％+(6～10)mm，

长度：产品长度×2％+(6～12)mm，或根据产品要求合理预放加工余量。

进一步地说，外模1内径锥度1.5°(两端直径差为2mm)，便于内套模3及填水玻璃砂清理；外模1与内套模3之间最小填砂量为50mm，便于填砂；内套模3平均壁厚为30mm，便于清砂后气割脱模。

进一步地说，外模1与内套模3之间为铸造用配比水玻璃砂或树脂砂。

进一步地说，步骤3中，内套模3的涂料为水性金属模用涂料，防止铸造工件与内套模发生粘连。

进一步地说，外模1为球墨铸铁件，内套模3为铸钢件，每次气割后，再焊接，车加工，留铜合金收缩率余量和铸造工件9加工余量，可重复多次使用，铜合金收缩率为1％。

进一步地说，步骤7中，内套模3浇铸时温度为70℃-90℃。

图1为本发明装模结构示意图，图1中，外模1通过托轮10固定于离心铸造机4上，二个托轮10位于外模1下端的凹槽内，盖板2通过盖板固定栓8固定于外模1内，内套模3通过内套模固定栓7固定于外模1内部，内套圆模3位于盖板2内部；水玻璃层5填充于内套模3与外模1、盖板2围成的空间内；气孔11位于水玻璃层5内，铸造工件9位于外模1内，铸造工件9位于盖板内、且位于内套模3外侧；注液槽6出口位于铸造工件9的中轴线，进入通孔内长度为铸造工件9的1/4。

本发明适用于GB/T1176和GB/T5231中所有铜合金离心铸件。

图2为本发明实施例外模成品结构示意图，图2中，有尺寸为Φ25×8mm的通孔均匀布置于外模1两端。

图6为本发明实施例内套模气割示意图，图6中，标号D为气割线，气割线的宽度为5mm。

为了能够更加清楚的说明本发明所述的大规格双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造方法与现有的铸造方法相比所具有的优点，工作人员将这两种技术方案进行了对比，其对比结果如下表：

由上表可知，本发明所述的大规格双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造方法与现有的铸造方法相比，耗时较少，效率较高、施工质量较好。

本发明的大规格双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造方法适合各类材质不同规格的双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造。

实施例

现以本发明方法应用于马来西亚开启桥半轮毂双法兰铜合金轴套的加工为实施例进行详细说明，对发明应用于其他大规格双法兰铜合金轴套(瓦)离心铸造同样具有指导作用。

1)半轮毂双法兰铜合金轴套成品尺寸为φ1100×φ735×φ625×800，双S＝50mm，成品重量为1250kg，材料ZCuPb10Sn10；根据工艺设计，离心铸造毛坯尺寸为φ1130×φ765×φ585×824，双S＝74mm，铸造重量为(法兰处R＝90)2186kg；

2)外模(如图2所示)的尺寸为：外圆直径度为1420mm；内圆直径1237mm，长度1052mm；

3)内套模(如图3所示)的尺寸为：外圆直径为836mm；内圆直径776mm；法兰处外圆径度1134mm；

4)将外模与内套模之间填满水玻璃砂或树脂砂，刮出双法兰；

5)沿轴向扎φ6mm穿孔，固化水玻璃砂或树脂砂；

6)完成固化后清理余砂，按图1的装模结构装模并涂金属模铸造涂料；

7)用热风炉对装配组合模进行加热烘烤约4小时，使内套模温度至120℃，清理杂物准备浇注；

8)中频炉熔化ZCuPb10Sn10铜合金2300kg铜液，炉前分析至合格；

9)中频炉倾炉出铜合金液2286kg，多余部分为浇注余量，铜合金液出炉温度为1170℃-1090℃；

10)设定离心机转速为680转/分钟，转速差为传动损耗；

11)当铜合金液体温度至1060℃-1070℃时，内胆套模温度为70℃-90℃时，进行浇铸，浇铸时间为90-100秒；

12)浇注完成后旋转时间约为70分钟；

13)首先拆除外模两头盖板，铸造工件、内套模、及充填的水玻璃砂或树脂砂一起脱出；

14)人工气割内套模(如图4所示)，便于多次使用；

15)铸造工件风冷后机加工至粗加工尺寸；

16)粗加工工件表面做渗透检测，符合要求后进行应力消除，按成品图精加工。

结论：本发明方法制得的马来西亚开启桥半轮毂双法兰铜合金轴套完全消除了工件有气孔、夹渣、裂纹等缺陷，节约了原材料，减少了工时、且工件机加工渗透检测可到Ⅰ级标准要求，质量稳定安全。

其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (7)

1.大规格双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：工艺设计、工装设计、工装制造，制得外模(1)、内套模(3)；

步骤2：工装组装并填水玻璃砂，将外模与内套模之间填满水玻璃砂(5)或树脂砂，刮出双法兰；沿轴向穿孔，固化水玻璃砂或树脂砂；

步骤3：内模涂料，完成固化后清理余砂，按装模结构装模并涂金属模铸造涂料；

步骤4：烘烤组合模，用热风炉对装配组合模进行加热烘烤，使内套模温度升至150℃，清理杂物准备浇注；

步骤5：熔炼铜合金液，中频炉熔化铜合金，炉前分析至合格；

步骤6：炉前分析，中频炉倾出工艺设计中的铜合金液，多余部分铜合金液为浇注余量，铜合金液出炉；

步骤7：开启离心铸造机(4)，设定离心铸造机转速，浇铸；当铜合金液体温度达到工艺设计温度时，进行浇铸；浇注完成后旋转时间为70～120分钟；

步骤8：脱外模，首先拆除外模两头盖板(2)，铸造工件(9)、内套模、及充填的水玻璃砂或树脂砂一起脱出；

步骤9：气割内套模(3)，人工气割内套模；

步骤10：粗加工，铸造工件风冷后机加工至粗加工尺寸；

步骤11：渗透检测、热处理、粗加工，精加工，粗加工工件表面做渗透检测，符合要求后进行应力消除，按成品图精加工。

2.根据权利要求1所述的大规格双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造方法，其特征在于：步骤10中，粗加工时，铸造工件(9)加工余量为：

外圆：产品直径×1％+(5～8)mm，内圆：产品直径×2％+(6～10)mm，

长度：产品长度×2％+(6～12)mm，或根据产品要求合理预放加工余量。

3.根据权利要求2所述的大规格双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造方法，其特征在于：外模(1)内径锥度1.5°；外模(1)与内套模(3)之间最小填砂量为50mm；内套模(3)平均壁厚为30mm。

4.根据权利要求3所述的大规格双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造方法，其特征在于：外模(1)与内套模(3)之间为铸造用配比水玻璃砂或树脂砂。

5.根据权利要求4所述的大规格双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造方法，其特征在于：步骤3中，内套模(3)的涂料为水性金属模用涂料。

6.根据权利要求5所述的大规格双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造方法，其特征在于：外模(1)为球墨铸铁件，内套模(3)为铸钢件，每次气割后，再焊接，车加工，留铜合金收缩率余量和铸造工件(9)加工余量，铜合金收缩率为1％。

7.根据权利要求6所述的大规格双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造方法，其特征在于：步骤7中，内套模(3)浇铸时温度为70℃-90℃。