[发明专利]钢铜双金属缸体熔铸的加热、冷却方法

说明书

本发明涉及钢铜双金属缸体熔铸技术领域，特别涉及钢铜双金属缸体熔铸的加热、冷却方法，包括钢基体熔铸表面处理、预热、阶段性加热、变速冷却、辅助结晶步骤，特别是在预热前采用盖帽装置对放置铜合金的铜水池处进行保护，使得钢基体远盖帽装置端和近盖帽装置端形成温度梯度状态，本发明提高了结合面剪切强度，解决了双金属结合脱铜的问题和结合面气孔、夹渣、疏松等；铜层质量得到保证，铜层致密度高，铅颗粒分布均匀，没有铅颗粒的聚集；解决钢基体金相晶粒粗大问题；提高生产效率，降低生产成本，产品合格率达到99％。

技术领域

本发明涉及钢铜双金属缸体熔铸技术领域，特别涉及钢铜双金属缸体熔铸的加热、冷却方法。

背景技术

铜具有优异的延展性、减摩性、导电和导热性能，钢与铜及铜合金的复合构建因在性能上优势互补而具有良好的应用前景；层状金属复合材料是利用材料复合技术使两种或两种以上物理、化学、力学性能不同的金属在界面实现冶金结合的新型复合材料；并且缸体双金属结合面的结合强度(即剪切强度)高的要求尤为重要，结合面不得出现气孔、缩松、夹渣等铸造缺陷。

目前，传统的钢铜双金属缸体熔铸,由于没有采取措施使钢基体形成温度梯度和实现变速冷却等，铜层和结合面容易产生气孔、夹渣、疏松等缺陷；结合面剪切强度和铜层致密度不高、铅颗粒分布不均匀、钢基体晶粒粗大等。又如文献《铜/钢双金属复合材料的制备及其界面研究》(张太正)、《铜/钢双金属复合制备工艺技术研究现状》(刘越等人)均对界面结合进行研究，但效果仍不理想。因此亟待寻找一种低成本、质量优的方法。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了钢铜双金属缸体熔铸的加热、冷却方法。

具体是通过以下技术方案来实现的：

钢铜双金属缸体熔铸的加热、冷却方法，包括钢基体熔铸表面处理、预热、阶段性加热、变速冷却、辅助结晶步骤，特别是在预热前采用盖帽装置对放置铜合金的铜水池处进行保护，使得钢基体远盖帽装置端和近盖帽装置端形成温度梯度状态。

钢铜双金属缸体熔铸的加热、冷却方法，包括如下步骤：

(1)钢基体熔铸表面处理：对钢基体熔铸表面进行清洁，再用金属活化剂进行涂覆；

(2)将铜合金放置在钢基体熔铸设置的铜水池处，然后加装盖帽装置；

(3)预热：将钢基体、铜合金输送到熔铸炉内预热区，以氮气为保护气氛进行预热，预热温度为800-950℃，保温时间30-60min；

(4)阶段性加热：将钢基体、铜合金输送到熔铸炉内相应区域，以氮气为保护气氛进行阶段性加热；

(5)变速冷却。

本发明的所述盖帽装置能够使钢基体远盖帽装置端温度比近盖帽装置端形成温度梯度20-100℃。

所述氮气纯度≥99.999％。

所述阶段性加热分为三阶段加热；第一阶段加热温度为900-1050℃，保温时间30-60min；第二阶段加热温度为1050-1150℃，保温时间30-60min；第三阶段加热温度为1050-1120℃，保温时间30-60min。

所述变速冷却分为快速冷却、中速冷却、慢速冷却、空冷阶段。

所述变速冷却采用以下任一方式：

a、保温结束后，将钢基体、熔化后的铜合金输送到冷却区装置内通液氮进行冷却5-10min后，空冷至常温。

b、保温结束后，将钢基体、熔化后的铜合金输送至冷却区装置喷水或通气进行冷却5-10min后，空冷至常温；

c、保温结束后，将钢基体、熔化后的铜合金输送至冷却区装置上喷冷却液进行冷却5-10min后，空冷至常温；