[发明专利]大型铜合金砂模铸造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属合金的铸造加工工艺，尤其涉及大型铜合金砂模铸造工艺。

背景技术

目前关于大型金属合金的铸造一般采用砂模铸造工艺也有花费巨资通过离心铸造。上述两种传统的铸造方法中离心铸造其铸件一般不超3吨，究其原因离心铸造其需要一个金属铸模，这种大型的金属铸模其制造本身就存在巨大的技术困难，而离心铸造需要旋转金属铸模，如果设计铸件单件达到十吨以上，那金属铸模其重量将达到数十吨是完全无法实现旋转加热，不具有可实施性。砂模铸造虽然适用于大型铸件制造，但目前的砂模铸造一般也不能超过5吨，大于5吨的铸模由于其巨大的压力及体积影响，往往容易导致砂箱漏气，正空紧实环境被破坏。较为严重时可导致如下后果：1、塌箱；2、铸件局部不能成型；3、铸件内有大量型砂(白点)；4、局部(或全部)沾沙。随着我国大型石油、矿山机械、大型航空飞机等重要领域的不断发展，对于5吨以上大型铸件的需求以及要求也越来越迫切。作为技术说明抬包是铸造工艺中常用的用于容纳、倾倒金属溶液的容器。

中国发明专利专利号200610052376.2公开了一种大型高温合金铸件的铸造方法。其步骤如下：先在真空炉中把重熔时要增量的元素和要烧损的元素结合高温合金的化学成分进行预配方，得到高温合金的母料；然后到高速熔炼的周波炉上重熔，变成钢水；之后在高温下进行造渣浇注，得大型铸件；对铸件的冒口进行线切割；最后对铸件进行高温固熔处理。该种铸造方法其铸件在40kg到5吨，并不适用于5吨以上的铸件。

发明内容

本发明提供了一种铸造安全、铸件整体致密性好，铸件单件达到5吨以上，尤其适用于直径在5米以上蜗轮铸造的大型铜合金砂模铸造工艺。

一种大型铜合金砂模铸造工艺，其步骤如下：

(一)、铜合金处理，将铜合金在电炉内熔解，而后在保温温度下同时注入经过干燥的氮气对铜合金溶液进行除气，完成除气的铜合金溶液在电炉内二次加热并超过保温温度值；

(二)、砂模建造，首先选择石英砂在混砂机内完成混砂，并进行预热干燥，而后进行造型，将木模放在冷钢模板铺底的托板上进行摆箱构成砂模，而后以木模内外表面为基准将冷钢模板堆砌成铸件腔体，冷钢模板为层叠式堆砌，每堆砌完一层冷钢模板即将完成混砂的石英砂填充满砂模，完成冷钢模板堆砌后，将石英砂分层捣实其后将木成模取出即可，其次在砂模四边角的石英砂内分别挖出连通铸腔的流道，最终构成成型的砂模；

(三)、铸件铸造，将二次加热的铜合金溶液分别注入四个抬包内并由经过干燥的氮气对铜合金溶液进行同时再次除气，而后四个抬包将铜合金溶液分别浇筑注入砂模四边角石英砂内挖出的流道内，由流道将铜合金溶液输送至铸腔内灌满，冷却构成铸件。所述的冷却构成铸件为蜗轮胚体铸件，当然也可以是其他结构的铸件。

上述铸造工艺解决了传统大型铸件铸造过程中存在的多个技术问题具体如下：

1、采用经过干燥的氮气注入铜合金溶液进行除气，通过氮气注入使得铜合金溶液不断翻滚以排除大量铜合金溶液中存在的少量气体，提高铸件的致密性防止在铸件内出现气孔等质量缺陷，屏蔽了传统应用氮气进行防氧化功能，这种适用在小型铸造方法在大型铸造中并不适用。

2、通过堆砌冷钢模板构成的铸腔，形成实际的一个金属铸模，创造性的在砂模铸造中构成金属铸模，克服了传统砂模沾沙、白点、不能成型、抗压能力差等技术缺陷。

3、采用四个砂模四边角的流道技术同时灌注铸腔，以减少铸件的铸造成型时间，防止在大型铸件中常常出现的局部过早凝固而引起的铸件不能成型问题，确保了铸件的成型率。

所述的铜合金处理时保温温度为1100-1200度，二次加热温度到达值为1400-1500度；所述的经过干燥的氮气通过两个以上管道深入电炉内的铜合金溶液内部充分除气，实现铜合金溶液的快速、均匀除气。