大型薄壁铝铁青铜轴套离心铸造工艺

1、职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铜合金铸件铸造技术课程教案大型薄壁铝铁青铜轴套离心铸造工艺制作人：李莎陕西工业职业技术学院大型薄壁铝铁青铜轴套离心铸造工艺一、 工艺分析轴套是水电机组轴系的重要部件，需要量大，重量和尺寸较大，要求严格、材质特殊、工艺难度大。轴套的材质一般为ZCuAl10Fe3，尺寸外径为1380，高214，壁厚20，铸件毛坯重量555kg，如图1所示。图1 轴套铸件三维实体 结构设计：此铸件属于较规范的圆形薄壁件，采用立式离心铸造，铸造过程中可能出现的问题主要有两类：一是各部分收缩不均，会造成铸件加工余量不均，因此需适当加大加工量，确保加工后质量，调整铸件壁厚以利于补缩

2、。二是铸件的结构为薄壁圆筒，易产生冷隔，夹渣等缺陷，因此必须控制好浇注温度，浇注速度和离心转速。铸造性能： （1）此种材料属于典型的层状凝固，易于形成集中缩孔； （2）铸件材料中含铝较高，浇注过程中极易氧化而产生夹渣等缺陷； （3）铸造性能一般，焊接性能较差，缺陷难以修补。设备条件： 该铸件是较大的铜件，毛坯重达550kg。要进行两炉合开，同时熔炼，合包浇注。这样对控制各炉熔化温度，熔化速度及化学成分的调整都增加了很多困难。针对以上情况，除加强合金液精炼除气，提高合金液纯净度外，还应加强离心铸造合金液的冷却，同时在离心力场的作用下，使合金液中的氧化夹渣浮至铸件的内表面，实现定向控制，通过加大内

3、圆加工余量的方法就可以去除，保证铸件内部质量到达产品的要求。二、模具设计 离心机主轴的负载能力有一定的限度，在保证产品品质的前提下，总负载必须控制在主轴的负载能力以内。同时，为降低生产成本，保证模具的通用性，对于模具的设计采用了通用外模+专用内模的设计方案，使用垫圈，垫板进行模具总高度的调整，如图2所示。为保证铸件的质量，模具需要一定的厚度，以保证模具的激冷能力和蓄热能力。但是，对于主轴的负载能力而言，模具的重量越小越好，同时模具又需要足够的强度和刚度，以保证模具的寿命和正常使用过程的防变形能力。因此在模具的结构设计上采用减重和局部加强的设计，减轻模具的总重量，降低主轴的总负载。在保证内模的有

4、效厚度后，内模的结构采用内模出法兰和减重设计，以减轻模具的总重量，同时减少模具组装后的长度，减少总体悬臂长度，降低主轴负载；垫板，盖板采用平面设置加强筋以提高刚度，也提高模具的通用性。图2 模具组装 1-销钉 2-外模 3-内模 4-垫板 5-盖板 6-铸件 三、熔炼浇注工艺 （1）合金 配制专用的铝铁中间合金，提高熔炼的速度和质量； （2）合金熔炼 采用两炉同时熔炼，合包浇注。由于铸件材料为ZCuAl10Fe3，高温极易氧化，所以一定要把浇包中的氧化渣打净后再浇注，且浇注过程中尽量不破坏金属表面的氧化膜，以防止裹渣。 （3）浇注系统 此铸件的内径大于400，且直径长度比值大时应采用侧缝浇口，以利流动，迅速充型，防止合金液飞溅而产生夹渣。（4）浇注温度 由于此铸件为薄壁铸件，故采用浇注温度的中上限，11501200； （5）模具温度 预热温度120-200，工作温度100-150，采用高温预热，低温使用，防止铸件产生冷隔，分层缺陷。 （6）浇注参数 选择合适的浇注量、浇注速度（3550kg/s）和离心铸造转速（320340r/min）。（7）浇注速度 浇注速度应力求快速浇注、迅速充型，采取先快后满的浇注速度原则，随着铸型壁厚的增加，相应降低浇注速度，以利补缩。快速浇注的程度以合