專利名稱：一種高鋁鋅基合金軸瓦化學(xué)成分控制及內(nèi)芯水冷式鑄造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄造鋅基合金產(chǎn)品的化學(xué)成分配比及內(nèi)芯水冷式鑄造工藝，特別
涉及一種高鋁鋅基合金軸瓦化學(xué)成分控制及內(nèi)芯水冷式鑄造工藝。
背景技術(shù)：
鑄造鋅基合金以其優(yōu)越的綜合機(jī)械性能和減摩耐磨性能，目前已被成功應(yīng)用于機(jī) 械、冶金、建材、塑料、橡膠、汽車等行業(yè)。由于鑄造高鋁鋅基合金的固有特性合金凝固溫度
范圍寬——達(dá)iio度，主要合金成分比重相差大，初生相輕等特點(diǎn)，致使目前普遍采用的常
規(guī)重力鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等方法生產(chǎn)時(shí)，鑄件疏松傾向特別是底縮現(xiàn)象、偏析傾向 難以有效解除，從而極大影響了鑄造鋅基合金的成品率及性能，這在很大程度上制約了鑄 造鋅基合金的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決目前普遍采用的常規(guī)重力鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等方法進(jìn)行生 產(chǎn)時(shí)，鑄件疏松傾向特別是底縮現(xiàn)象、偏析傾向難以有效解除的技術(shù)難題，提供了一種高鋁 鋅基合金軸瓦及其內(nèi)芯水冷式鑄造工藝；本發(fā)明是通過(guò)控制合金化學(xué)成分，采用內(nèi)芯水冷 式強(qiáng)制冷卻工藝，控制內(nèi)芯水箱的開(kāi)放水時(shí)間和水流量的大小來(lái)影響鑄件的冷卻凝固條 件，調(diào)整合金凝固溫度梯度，使鑄造鋅基合金實(shí)現(xiàn)了"順序凝固、強(qiáng)制冷卻的目的"，不僅有 效提高了鑄造鋅基合金軸瓦鑄件成品率，也使合金軸瓦的內(nèi)在性能品質(zhì)得到了有效提高。
本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是按優(yōu)化Zn、 Al、 Cu、 Mg、 Ti、 B配比、嚴(yán)格控制 Pb、 Sn、 Cd、 Si、 Fe、 Sb的含量的化學(xué)成分進(jìn)行熔煉，采用合理的內(nèi)芯水冷式模具，雨淋式澆 注，控制鑄型給水及放水時(shí)間與速度。其鑄態(tài)軸瓦ob大于375MPa， S大于19%。
本發(fā)明提供的一種高鋁鋅基合金軸瓦及其內(nèi)芯水冷式鑄造工藝，是按化學(xué)成分 (質(zhì)量，% )為Al :28-30、 Cu :2. 0-2. 5、 Mg :0. 01-0. 015、 Ti :0. 035-0. 040、 B :0. 01-0. 02、 Pb《0. 01、Sn《0. 01、Cd《0. 01、Si《0. 01、Fe《0. 05、Sb < 0. 002，余量為Zn的配比， 且配比總和為100%，進(jìn)行控制。溫度在600 61(TC時(shí)澆注，澆注系統(tǒng)采用開(kāi)放式明冒口 雨淋式澆注，澆口靠近內(nèi)型芯注入。型芯采用連接進(jìn)出水裝置的水冷式金屬空腔內(nèi)芯，通過(guò) 控制水箱內(nèi)的開(kāi)放水時(shí)間和水流量的大小來(lái)影響鑄件的冷卻凝固條件。外模采用砂型或金 屬型。底部采用冷卻底板的模具結(jié)構(gòu)。當(dāng)澆注合金溶液進(jìn)入型腔中，上下攪拌使合金成分 上下更為均勻。澆注開(kāi)始一分鐘后以10Kg/min給水一分鐘停止；合金澆到上法蘭處時(shí)繼續(xù) 給水；之后6分鐘水速逐漸增至30Kg/分鐘；水滿時(shí)間基本控制在15分鐘；連續(xù)給水30分 鐘冷卻停止。澆注出來(lái)的軸瓦鑄態(tài)性能即可達(dá)到ob大于375MPa， S大于19%，軸瓦底部 無(wú)縮孔。所述的高鋁鋅基合金軸瓦的長(zhǎng)徑比L/D《1.5，軸瓦壁厚T與軸瓦直徑D的關(guān)系是 T > 045D。 本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供的高鋁鋅基合金軸瓦的化學(xué)成分及內(nèi)芯水冷式鑄造工藝，生產(chǎn)出強(qiáng)度高、韌性好、耐熱性好，適用于水泥行業(yè)中的回轉(zhuǎn)窯軸瓦，為多家企業(yè)解 決了技術(shù)難題。本發(fā)明通過(guò)水冷鑄型設(shè)計(jì)，有效提高了鋅基合金鑄件的凝固速度，合理控制 了鋅基合金鑄件的凝固方式，成功避免了鋅基合金鑄件的疏松特別是底縮現(xiàn)象，解決了鋅 基合金鑄件常見(jiàn)的凝固偏析問(wèn)題，使鋅基合金軸瓦鑄件性能及成品率得到了有效提高，并 且，使高鋁鋅基合金材料取代巴氏合金及銅合金而成為滑動(dòng)軸承的主導(dǎo)材料。
具體實(shí)施例方式
按化學(xué)成分(質(zhì)量，％ )為Al :28-30、 Cu :2. 0-2. 5、 Mg :0. 01-0. 015、 Ti : 0. 035-0. 040、B :0. 01-0. 02、Pb《0. 01、Sn《0. 01、Cd《0. 01、Si《0. 01、Fe《0. 05、Sb < 0. 002、其余為Zn的配比，且配比總和為100%，進(jìn)行控制。溫度在600 61(TC時(shí)澆注， 澆注系統(tǒng)采用開(kāi)放式明冒口雨淋式澆注，澆口靠近內(nèi)型芯注入。型芯采用連接進(jìn)出水裝置 的金屬空腔內(nèi)芯，通過(guò)控制水箱內(nèi)的開(kāi)放水時(shí)間和水流量的大小來(lái)影響鑄件的冷卻凝固條 件。外模采用砂型或金屬型。底部采用冷卻底板的連接結(jié)構(gòu)。當(dāng)澆注合金溶液進(jìn)入型腔中， 上下攪拌使合金成分上下更為均勻。澆注開(kāi)始一分鐘后以10Kg/min給水一分鐘停止；合金 澆到上法蘭處時(shí)繼續(xù)給水；之后6分鐘水速逐漸增至30Kg/分鐘；水滿時(shí)間基本控制在15 分鐘；連續(xù)給水30分鐘冷卻停止。鑄態(tài)軸瓦o b大于375MPa， S大于19%。
權(quán)利要求
一種高鋁鋅基合金軸瓦化學(xué)成分控制及內(nèi)芯水冷式鑄造工藝，其特征在于按化學(xué)成分的質(zhì)量％比，為Al、Cu、Mg、Ti、B、Pb、Sn、Cd、Si、Fe、Sb，余量為Zn的配比，且配比總和為100％，進(jìn)行控制；適溫時(shí)進(jìn)行澆注，澆口靠近內(nèi)型芯注入；當(dāng)澆注合金溶液進(jìn)入型腔中，將合金成分上下攪拌均勻；澆注開(kāi)始一分鐘后以10Kg/min給水一分鐘停止；合金澆到上法蘭處時(shí)繼續(xù)給水；之后6分鐘水速逐漸增至30Kg/分鐘；水滿時(shí)間基本控制在15分鐘；連續(xù)給水30分鐘冷卻停止。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述一種高鋁鋅基合金軸瓦化學(xué)成分控制及內(nèi)芯水冷式鑄造 工藝，其特征在于化學(xué)成分的質(zhì)量％比，為Al :28-30、 Cu :2. 0_2. 5、 Mg :0. 01-0. 015、 Ti : 0. 035-0. 040、B :0. 01—0. 02、Pb《0. 01、Sn《0. 01、Cd《0. 01、Si《0. 01、Fe《0. 05、Sb < 0. 002，余量為Zn的配比，且配比總和為100%，采用內(nèi)芯水冷式澆注工藝鑄造至高性能。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l中所述一種高鋁鋅基合金軸瓦化學(xué)成分控制及內(nèi)芯水冷式鑄造工 藝，其特征在于澆注溫度600 610°C 。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述一種高鋁鋅基合金軸瓦化學(xué)成分控制及內(nèi)芯水冷式鑄造工 藝，其特征在于采用開(kāi)放式明冒口雨淋式澆注，澆口靠近內(nèi)型芯注入；型芯采用連接進(jìn)出 水裝置的水冷式金屬空腔內(nèi)芯，通過(guò)控制水箱內(nèi)的開(kāi)放水時(shí)間和水流量的大小來(lái)影響鑄件 的冷卻凝固條件，外模采用砂型或金屬型，底部采用冷卻底板；采用這種模具進(jìn)行澆注可得 高性能軸瓦。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述一種高鋁鋅基合金軸瓦化學(xué)成分控制及內(nèi)芯水冷式鑄造工 藝，其特征在于所述的高鋁鋅基合金軸瓦的長(zhǎng)徑比L/D《1.5，軸瓦壁厚T與軸瓦直徑D的 關(guān)系是T > 0. 045D。
全文摘要
一種高鋁鋅基合金軸瓦化學(xué)成分控制及內(nèi)芯水冷式鑄造工藝，是通過(guò)控制合金化學(xué)成分，采用內(nèi)芯水冷式強(qiáng)制冷卻工藝，控制內(nèi)芯水箱的開(kāi)放水時(shí)間和水流量的大小來(lái)影響鑄件的冷卻凝固條件，調(diào)整合金凝固溫度梯度，實(shí)現(xiàn)了“順序凝固”；利用本發(fā)明鑄造的高鋁鋅基合金軸瓦不僅有效提高了鑄造鋅基合金軸瓦的成品率，也使合金軸瓦的內(nèi)在品質(zhì)得到了有效提高，得到具有熱傳導(dǎo)性好、承載能力強(qiáng)、熔點(diǎn)高、耐熱性好的優(yōu)質(zhì)高鋁鋅基合金軸瓦，滿足各種大型水泥、礦山用軸瓦的性能要求。
文檔編號(hào)B22D21/00GK101708545SQ20091017268
公開(kāi)日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者張和保, 張根乾, 朱愛(ài)民, 李洛利, 李繼文, 王文焱, 王愛(ài)琴, 申林, 申震濤, 謝敬佩, 郭亞希, 馬平安 申請(qǐng)人:許昌眾力合金制品有限公司;河南科技大學(xué)