專利名稱：一種窄結晶溫度范圍銅合金的制造工藝方法
技術領域：
本發明涉及一種銅合金的制造工藝方法，尤其涉及一種窄結晶溫度范圍銅合金的制造工藝方法，其屬于冶金、鑄造技術領域。
背景技術：
鑄造銅合金中部分高強度黃銅、鋁青銅的凝固溫度范圍Atc < 40°C，屬窄結晶溫度范圍的鑄造銅合金；在該類合金中加入適量的鋁、錳、鐵后材料在性能上、成本上都比其它鑄造銅合金有明顯優勢，因此已廣泛的用于制作高強度耐磨零件(如耐磨板、滑塊、渦輪等)、重型機器上受摩擦和承受重載荷的大型齒輪、重型螺桿等。由于黃銅、鋁青銅合金收縮率大，易吸氣氧化，所以極易造成鑄件產生縮孔、夾雜缺陷。而目前國內對該材料的制作方法一般采用底注工藝。底注工藝的目的是讓金屬液充型平穩，避免澆注過程中的金屬液在型腔內產生飛濺、翻騰現象和降低金屬液對型腔的沖刷，減少鋁、錳產生二次氧化夾雜的缺陷。但在實際生產中發現，底注工藝的澆注并不平穩，在澆注壓頭和銅液良好流動性的作用下，金屬液從底部的內澆道進入型腔時呈不穩定翻滾現象，當型腔內的金屬液上升到一定高度時仍少許的不穩定，這極易使鋁、錳產生二次氧化，形成夾雜缺陷。此工藝的另一不足由于窄結晶溫度范圍銅合金呈逐層凝固的特點，易在冒口根部形成縮孔。主要在于該工藝不利于順序凝固。因為銅液從底部進入型腔至冒口，從順序上可以看到，最先進入型腔的銅液最后進入冒口，所以冒口內的銅液溫度相對較低，形成反順序凝固現象，使補縮通道擴張角(向著冒口相反方向)對著鑄件下放內澆道張開，從而降低了冒口的補縮能力，造成冒口根部出現縮孔。在采取補澆冒口的情況下，補澆冒口的銅液極易帶動上浮在冒口內的雜質下潛到尚處于半凝固狀態的鑄件中形成夾雜缺陷。經底注工藝澆注的鑄件75%在冒口根部出現縮孔在鑄件頂部同時發現夾雜。經底注工藝澆注的鑄件75%在冒口根部出現縮孔，在鑄件頂部同時發現夾雜。為獲得一個合格無縮孔、縮松的產品就必須加大冒口尺寸，從而降低了工藝出品率。
發明內容
本發明提供一種窄結晶溫度范圍銅合金的制造工藝方法，以消除鑄件的夾雜、縮孔、縮松、氣孔、對流等鑄造缺陷，提高產品的合格率和材料利用率，同時達到節能減排的目的。本發明解決上述技術問題的技術方案如下一種窄結晶溫度范圍銅合金的制造工藝方法，包括如下步驟a.金屬液依次經過直澆道、橫澆道和內澆道的導流后被輸送，實現金屬液的進給；b.導流后的金屬液經過冒口進入型腔，所述冒口對型腔中的金屬液進行補縮處理，所述金屬液在型腔中凝固完成澆鑄。
與現有技術相比，本發明的有益效果是冒口的補縮效率由采用底注時的 15-20%增加為30-35%;通過對冒口補縮效率和補縮能力的計算，減小冒口，生產的鑄件其各項指標明顯高于底注工藝，并保持著很高的強度、硬度和良好的塑性；鑄件質量穩定，解決了設備在運行中破碎事故的發生。本綜合了頂注、底注、旋轉鑄造及順序凝固的優點，易于冒口補縮，鑄件經滲透檢驗無夾雜、裂紋、縮松、縮孔的鑄造缺陷。在省去了點澆冒口的操作同時又比傳統底注工藝節省了約15%的銅水，不僅降低了資源、能源的損耗而且還提高了鑄件的工藝出品率。
圖1為本發明的工藝流程結構示意圖；在圖中，1、直澆道；2、橫澆道；3、內澆道；4、冒口 ；5、型腔。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。一種窄結晶溫度范圍銅合金的制造工藝方法，包括如下步驟a.金屬液依次經過直澆道1、橫澆道2和內澆道3的導流后被輸送，實現金屬液的進給；b.導流后的金屬液經過冒口 4進入型腔5，所述冒口 4對型腔5中的金屬液進行補縮處理，所述金屬液在型腔5中凝固完成澆鑄。針對生產發現的問題，根據合金凝固收縮大的特點，控制鑄件按順序凝固的原則進行最為理想，即遠離冒口 4的部分(最先進入型腔5的)最先凝固，然后靠近冒口 4的部分再凝固，最后才是冒口 4本身凝固。由此可見，最好在遠離澆口和冒口 4 一端到冒口 4 與澆口之間建立一個遞增的溫度梯度。本發明以適當的澆注速度，在傾斜狀態下一次性將銅液全部澆注完，再把砂型按一定方向向上旋轉90°進行垂直或砂型在接近垂直狀態下凝固。其優點是流量大、流速低，充型更加平穩，避免產生二次氧化，利于雜質上浮；同時由于全部的金屬液均需流經冒口 4進入型腔5，使冒口 4處金屬液的溫度比型腔5最前端金屬液的溫度高了很多，從而可以保證冒口 4里的金屬液凝固要晚于型腔5中的，提高了冒口 4 的補縮效率；在旋轉過程中還可驅動未凝固的金屬液產生強迫對流，機械振動可使晶粒得到細化，成分均勻、組織致密。本發明中所述的澆注速度和流量可以通過改變直澆道1、橫澆道2和內澆道3的幾何尺寸得以控制。以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1. 一種窄結晶溫度范圍銅合金的制造工藝方法，其特征在于包括如下步驟a.金屬液依次經過直澆道(1)、橫澆道( 和內澆道C3)的導流后被輸送，實現金屬液的進給；b.導流后的金屬液經過冒口(4)進入型腔(5)，所述冒口(4)對型腔(5)中的金屬液進行補縮處理，所述金屬液在型腔(5)中凝固完成澆鑄。
全文摘要
本發明涉及一種銅合金的制造工藝方法，尤其涉及一種窄結晶溫度范圍銅合金的制造工藝方法，其屬于冶金、鑄造技術領域。它提供一種窄結晶溫度范圍銅合金的制造工藝方法，以消除鑄件的夾雜、縮孔、縮松、氣孔、對流等鑄造缺陷，提高產品的合格率和材料利用率，同時達到節能減排的目的，其主要包括如下步驟a.金屬液依次經過直澆道、橫澆道和內澆道的導流后被輸送，實現金屬液的進給；b.導流后的金屬液經過冒口進入型腔，所述冒口對型腔中的金屬液進行補縮處理，所述金屬液在型腔中凝固完成澆鑄。
文檔編號B22C9/08GK102240779SQ20111022341
公開日2011年11月16日 申請日期2011年8月5日 優先權日2011年8月5日
發明者姜全, 孫秉通, 宇智敏, 宮曉華, 李云, 李宗友, 王晗, 王福興, 高春鷹 申請人:煙臺魯寶有色合金有限公司