大型薄壁鋁鐵青銅軸套離心鑄造工藝

1、職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫銅合金鑄件鑄造技術(shù)課程教案大型薄壁鋁鐵青銅軸套離心鑄造工藝制作人：李莎陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院大型薄壁鋁鐵青銅軸套離心鑄造工藝一、 工藝分析軸套是水電機組軸系的重要部件，需要量大，重量和尺寸較大，要求嚴(yán)格、材質(zhì)特殊、工藝難度大。軸套的材質(zhì)一般為ZCuAl10Fe3，尺寸外徑為1380，高214，壁厚20，鑄件毛坯重量555kg，如圖1所示。圖1 軸套鑄件三維實體 結(jié)構(gòu)設(shè)計：此鑄件屬于較規(guī)范的圓形薄壁件，采用立式離心鑄造，鑄造過程中可能出現(xiàn)的問題主要有兩類：一是各部分收縮不均，會造成鑄件加工余量不均，因此需適當(dāng)加大加工量，確保加工后質(zhì)量，調(diào)整鑄件壁厚以利于補縮

2、。二是鑄件的結(jié)構(gòu)為薄壁圓筒，易產(chǎn)生冷隔，夾渣等缺陷，因此必須控制好澆注溫度，澆注速度和離心轉(zhuǎn)速。鑄造性能： （1）此種材料屬于典型的層狀凝固，易于形成集中縮孔； （2）鑄件材料中含鋁較高，澆注過程中極易氧化而產(chǎn)生夾渣等缺陷； （3）鑄造性能一般，焊接性能較差，缺陷難以修補。設(shè)備條件： 該鑄件是較大的銅件，毛坯重達550kg。要進行兩爐合開，同時熔煉，合包澆注。這樣對控制各爐熔化溫度，熔化速度及化學(xué)成分的調(diào)整都增加了很多困難。針對以上情況，除加強合金液精煉除氣，提高合金液純凈度外，還應(yīng)加強離心鑄造合金液的冷卻，同時在離心力場的作用下，使合金液中的氧化夾渣浮至鑄件的內(nèi)表面，實現(xiàn)定向控制，通過加大內(nèi)

3、圓加工余量的方法就可以去除，保證鑄件內(nèi)部質(zhì)量到達產(chǎn)品的要求。二、模具設(shè)計 離心機主軸的負(fù)載能力有一定的限度，在保證產(chǎn)品品質(zhì)的前提下，總負(fù)載必須控制在主軸的負(fù)載能力以內(nèi)。同時，為降低生產(chǎn)成本，保證模具的通用性，對于模具的設(shè)計采用了通用外模+專用內(nèi)模的設(shè)計方案，使用墊圈，墊板進行模具總高度的調(diào)整，如圖2所示。為保證鑄件的質(zhì)量，模具需要一定的厚度，以保證模具的激冷能力和蓄熱能力。但是，對于主軸的負(fù)載能力而言，模具的重量越小越好，同時模具又需要足夠的強度和剛度，以保證模具的壽命和正常使用過程的防變形能力。因此在模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用減重和局部加強的設(shè)計，減輕模具的總重量，降低主軸的總負(fù)載。在保證內(nèi)模的有

4、效厚度后，內(nèi)模的結(jié)構(gòu)采用內(nèi)模出法蘭和減重設(shè)計，以減輕模具的總重量，同時減少模具組裝后的長度，減少總體懸臂長度，降低主軸負(fù)載；墊板，蓋板采用平面設(shè)置加強筋以提高剛度，也提高模具的通用性。圖2 模具組裝 1-銷釘 2-外模 3-內(nèi)模 4-墊板 5-蓋板 6-鑄件 三、熔煉澆注工藝 （1）合金 配制專用的鋁鐵中間合金，提高熔煉的速度和質(zhì)量； （2）合金熔煉 采用兩爐同時熔煉，合包澆注。由于鑄件材料為ZCuAl10Fe3，高溫極易氧化，所以一定要把澆包中的氧化渣打凈后再澆注，且澆注過程中盡量不破壞金屬表面的氧化膜，以防止裹渣。 （3）澆注系統(tǒng) 此鑄件的內(nèi)徑大于400，且直徑長度比值大時應(yīng)采用側(cè)縫澆口，以利流動，迅速充型，防止合金液飛濺而產(chǎn)生夾渣。（4）澆注溫度 由于此鑄件為薄壁鑄件，故采用澆注溫度的中上限，11501200； （5）模具溫度 預(yù)熱溫度120-200，工作溫度100-150，采用高溫預(yù)熱，低溫使用，防止鑄件產(chǎn)生冷隔，分層缺陷。 （6）澆注參數(shù) 選擇合適的澆注量、澆注速度（3550kg/s）和離心鑄造轉(zhuǎn)速（320340r/min）。（7）澆注速度 澆注速度應(yīng)力求快速澆注、迅速充型，采取先快后滿的澆注速度原則，隨著鑄型壁厚的增加，相應(yīng)降低澆注速度，以利補縮?？焖贊沧⒌某潭纫院?/p>