[发明专利]铜件制造方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种铜件制造方法。

背景技术

铜铸件在2006年以前一直沿用普通砂型的铸造方法，然后再进行机加工，由于普通砂型存在工艺粗糙、强度低等缺陷，容易造成夹砂、涨箱等问题，所以铸件成品率不足85%，并且铸件所预留的铸口以及加工余量过大导致材料的利用率不足25%。另外此类产品有加工工艺复杂，加工难度大，加工尺寸难以控制，产品表面粗糙度高硬度低等缺点，加工成本自然较高。

2008年以后一种新的加工工艺代替原有的铸造工艺，此种工艺就是把铜材料先做成铜棒，再热挤压、冷拉成与产品外形相近的型材，然后由锯床分割成段儿，把多余部分锯掉，再经由铣床、钻床等设备加工成型。该工艺较普通铸造工艺利用率提高到了40～50%，但制成的工件外表粗糙度低、硬度高，后续加工仍然较为复杂，一些结构繁复的工件依旧无法用此工艺生产。

用于电气行业尤其是高压输电线路的铜件，要求器件表面光滑、内部致密、整体导电性能好，而现有的铜件制造工艺制造出的产品难以适应现实需要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种铜件制造方法，先预铸成型，而后表面经喷砂处理，再冷挤压成型；本发明所产铜铸件材料的利用率达到70%左右，成品率高，产品外部的粗糙度低、强度高，适用于各种复杂构型铜件的生产制造，并且生产效率高、加工工序简单、工件尺寸标准。

为解决以上问题，本发明通过以下技术方案实现：

设计一种铜件制造方法，包括以下步骤：

（1）预铸成型：以砂模法铸造铜件的对应铸件毛胚，且使铸件毛胚设计余量为5～10%。

优选的，在步骤（1）中，先制作覆膜砂模，然后进行浇注，纯铜的浇铸温度控制在1150～1200℃，铜合金的浇铸温度控制在950～1050℃，浇铸时遵循先慢后快的流量控制原则。

更优选的，所述覆膜砂模包括一定数量的铸件型腔、铸液通道、避渣内芯和铸口通道，所述铸件型腔分布在铸液通道周围，并与铸液通道连通，所述避渣内芯分别连通所述铸液通道和铸口通道的底部，且其位置低于所述铸液通道。所述铸口通道上端位置高于所述铸件型腔；所述避渣内芯为空心型缓冲腔，其上部设有开口，可使铸液通道和铸口通道之间连通。

本发明利用液体浮力的自然规律(铜的密度大于其它杂质的密度，因此杂质在铜液中呈现漂浮状态），将砂模底部设置了避渣内芯，铜液从铸口通道浇入后需先经过避渣内芯后流入铸液通道内，进而流入铸件型腔；由于铸液通道的位置高于避渣内芯，所以避渣内芯中间从刚开始就留存有一部分铜液，当杂质流到该处的铜液中时因为铜的密度大浮力大的原因，杂质无法进入铸液通道内，也就无法流入铸件型腔内，因此能有效地避免铸件中夹渣的缺陷，也为下一步的精加工打下良好的基础。

铜液浇铸温度的合理控制是影响铸件质量的重要因素之一：如果浇铸温度过高因铜液析出大量气体及收缩增大，易导致铸件产生气孔、缩孔、表面粗糙甚至裂纹缺陷，同时缩短产品使用寿命；而浇铸温度过低则会使铸件产生冷隔、浇不满或外型轮廓不清等问题。

浇铸时对铜液流量的控制也同样重要：一般在正常浇铸过程中应遵循先慢后快的流量控制原则，也就是说在刚开始浇铸时铜液的流量小可有效避免杂质因流速过快而被铜液裹挟着带入铸液通道；如图3所示：刚开始避渣内芯内铜液量较少，所产生的浮力较小，如流量过大易将杂质冲入铸液通道，当铸口通道内铜液面慢慢高度升高到5～7厘米的高度时浇铸流量方可适当加大，虽然此时铜液流量大冲击力大，但是由于杂质的密度较小且液面较深，所产生的浮力较大，所以浇铸时大流量引起的冲击力被因此抵消，夹杂的问题也就迎刃而解了。

另外：铜液浇铸时的流量和温度在遵循以上的原则基础上还应根据铸件壁的厚薄进行适当调整，铸件壁较厚的工件在浇铸时应适当减小流量，铜液温度也应控制在比平均温度偏低的范围，原因是由于工件壁较厚，砂模型腔内铜液留存量较多，凝固时间较长，因此易造成铸件表面粗糙、有缩孔或裂纹等缺陷。相反铸件壁较薄的工件应相应加大流量，浇铸温度也应控制在平均温度偏上的范围，因为铸件壁较薄，铜液进入铸件型腔冷却较快、凝固较快，因此浇铸时流量过小、温度较低的话易造成冷隔或浇不满等缺陷，直接导致成品率下降。

（2）中间处理：固化冷却后，去除铸口，并对铸件毛胚表面进行喷砂处理。