[发明专利]防止锡青铜衬套离心铸件产生穿透性气孔的方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸造技术领域中的铜合金离心铸造方向，具体涉及防止锡青铜衬套离心铸件产生穿透性气孔的方法。

背景技术

对于锡青铜衬套铸件，当其长度∕厚度﹥25时，采用砂型铸造会因补缩通道不足而导致补缩困难，常采用离心铸造。在铜合金中，大、中型锡青铜衬套离心铸造的难度较高，对锡青铜衬套而言，其长度∕外径的值越大，越容易产生穿透性气孔。现有技术中，往往采用在铸型壁上钻大量的透气眼，便于在浇注过程中铸型内表面气体的排出，这种方法虽然有一定效果，但不足的是，这一方面增加了铸型的制造费用；另一方面增加了操作的难度，如果透气眼补砂不好或漏补（尤其是较细长的铸型），在浇注过程中合金液钻入透气眼中，则对铸件的脱模造成很大的困难。也曾有生产厂家采用过外套＋石墨型内套形式，以防止穿透性喇叭形气孔的产生，但石墨型制造费用很高且使用寿命较短，并且只适用于中、小型锡青铜衬套，对于大型锡青铜衬套铸件无法采用。而根据手册（《特种铸造手册》编写组特种铸造手册[M].北京：机械工业出版社，1978.下同）中给出的铸型烘干工艺，烘干温度为200℃～300℃，铸型工作温度为40℃～90℃，浇注温度为1100℃～1150℃（ZCuSn10Zn2）、1050℃～1100℃（ZCuSn10P1）等，对于长度∕外径相对较大的锡青铜衬套，容易产生穿透性气孔。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是通过对铸造过程中铸型参数、铸件参数、工艺参数的控制，找到一种可有效防止锡青铜衬套离心铸件产生穿透性气孔的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种防止锡青铜衬套离心铸件产生穿透性气孔的方法，其特征在于，提高烘型温度至450℃～490℃。

更进一步的，铸型涂料采用发气量低于≤16mL∕g的超细复合耐火骨料配制成的水基喷涂涂料。

更进一步的，还采用均布式长浇口管和拔塞囤包相结合的浇注系统，以保证合金液浇注时的均匀平稳、减少气体的卷入和避免产生合金液落点处的局部过热。

更进一步的，在浇注时采取较低的浇注温度，温度范围为低于手册所规定的浇注温度10℃～30℃，对于ZCuSn10Zn2温度范围为1070℃～1090℃，对于ZCuSn10P1，温度范围为1020℃～1040℃。由于锡青铜较易吸气，在熔炼过程中采取较低的浇注温度可以减小吸气的概率。

本发明的有益效果是，能大大降低穿透性气孔发生的概率及减轻穿透性气孔影响的程度，提高产品品质。

具体实施例

我公司生产的6000t沥青运输船上用的大型锡青铜艉轴衬套，牌号为ZCuSn10Zn2，铸件尺寸为Ф394∕Ф320×1730，铸件质量为630㎏，铸件壁厚为37㎜，长度∕厚度﹦46.76，显然，若采用砂型铸造则补缩通道过窄，只能采用离心铸造；但该衬套长度∕外径﹦4.39，该值较大，采用离心铸造生产时，则容易产生穿透性气孔。

对于锡青铜衬套的铸型，材质选用ZG230-450，铸型不钻透气眼，也不采用外套＋石墨型内套形式，我们采用普通结构形式，以降低铸型制造费用。

对加工后的铸型进行检验，质量良好，工作表面无微裂纹及孔洞。特别要注意的是铸型内圆工作表面出现的微裂纹、小孔洞，这是铸件产生穿透性气孔的重要原因。这些微裂纹、小孔洞是结晶水的存身之处，在高温铜合金熔液浇入铸型后，使结晶水汽化膨胀而侵入合金中，从而导致穿透性气孔的产生。提高铸型制造的质量，使铸型内圆工作表面光洁，则可大大减少结晶水存在的可能。

对加工后的铸型进行高温烘干，烘型温度为480℃，主要是为了对铸型去油并脱去结晶水（结晶水较难烘干）。当铸型温度冷到290℃时，采用了发气量低的涂料进行喷涂。经我们对多种涂料反复筛选后，确定锡青铜衬套的离心铸造采用超细复合耐火骨料配制成的水基喷涂涂料，其悬浮性（24h）≥98％、发气量低于≤16mL∕g、高温抗裂性为1级。

喷涂涂料后铸型温度仍然＞250℃，能脱去涂料中的自由水。采用高于手册中给出的烘型温度（480℃），就是为了最大限度地减少铸型内表面的发气。

铸型工作温度控制在50℃。

对于ZCuSn10Zn2，手册上给出浇注温度为1100℃～1150℃。本例中铸件尺寸为Ф394∕Ф320×1730，外圆表面积较大，浇注温度太低容易产生冷隔、重皮，但考虑到锡青铜ZCuSn10Zn2在熔炼过程中较易吸气，加Zn后不再大幅度升温，以减小吸气的概率，故取较低的浇注温度，因而，对本锡青铜艉轴衬套取浇注温度为1070℃～1090℃。