[发明专利]大型轴套及其铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及轴套制备技术领域，尤其是一种大型轴套及其铸造方法。

背景技术

对于高度直径比为0.3～0.6的大型轴套，是海上起重船上起重机的关键部件，海 浪汹涌的环境使其工作条件极为恶劣。该批产品需要通过PT探伤及“CCS”船检，质量要求 高，主要有两种型号，铸件尺寸分别为(Ф1138mm×62mm)Ф1012mm/Ф860mm×540mm及(Ф 1010mm×60mm)Ф900mm/Ф762mm×520mm。

大型轴套的立式离心铸造通常具有以下三个特点：一是由于铸件高度越高，内圆 抛物面的开口越大，即上下端面的内圆半径差越大，在设计加工余量时要充分考虑；二是由 于轴套外圆的表面积较大，金属液若不能很快地铺满铸型表面，容易产生冷隔，在设计浇注 系统时要认真对待；三是不论是铝黄铜还是铝青铜，吸气倾向大，气渣往往相伴，容易产生 夹杂，在浇注前对金属液的质量要进行严格控制。

现有大型轴套的原材质为铝黄铜ZCuZn25Al6Fe3Mn3(σ_b≥740Mpa，δ₅≥7％)，而对 于这种高强度合金，在受较大冲击载荷的条件下，塑性指标尤为重要，甚至比抗拉强度更为 重要，需要保证伸长率δ₅≥15％，同时抗拉强度σ_b要尽可能接近740Mpa。

由于当时国家标准中还没有纳入力学性能达到σ_b≥735Mpa，δ₅≥15％的高锰铝青 铜ZCuAl8Mn14Fe3Ni2牌号(2014年6月才纳入实施)，开始时拟用船标中力学性能达到σ_b≥ 735Mpa，δ₅≥15％的高锰铝青铜ZQAl14-8-3-2(见船标《螺旋桨用铜合金技术条件》CB818- 84)，但对高锰铝青铜数据详细分析后发现，船标中ZQAl14-8-3-2的化学成份不够合理，铝 含量及锰含量两者的下限都较高，导致该牌号化学成份与力学性能之间的对应关系不好， 在达到σ_b≥735Mpa的条件下，很难保证δ₅≥15％。考虑到该产品需要通过“CCS”船检，对化学 成份与力学性能的验收均十分严格，因此上述材质并不合适。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种大型轴套，采用合适的材质制成，组分合 理，伸长率和抗拉强度比较合适。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种大型轴套，采用 ZCuAl8Mn13Fe3Ni2制作而成。

进一步地，所述ZCuAl8Mn13Fe3Ni2材质的σ_b≥670Mpa，δ₅≥18％。

进一步地，所述ZCuAl8Mn13Fe3Ni2材质的组分百分含量分别为Al7.0～8.5、 Mn11.5～14.0、Fe2.5～4.0、Ni1.8～2.5和余量的Cu。

进一步地，所述ZCuAl8Mn13Fe3Ni2材质的组分百分含量分别为Al7.3～7.8、 Mn12.3～13.3、Fe2.9～3.3、Ni1.9～2.2和余量的Cu。

一种如上所述大型轴套的铸造方法，采用立式离心铸造法制作。

进一步地，采用带弯嘴浇口的漏斗侧流式浇注系统，金属液在浇注最初3秒内能均 匀铺型，且铺型厚度δ≥7mm。

进一步地，所述离心转速为372.6r/min～434.7r/min。

进一步地，所述立式离心铸造法中铸型烘干工艺为：对铸型进行初次烘干，烘干温 度450℃～480℃；在室温下涂刷石墨粉水基涂料，其厚度为0.7mm～1.2mm；再次烘干，温度 400℃～450℃，铸型烘干时间≥6h。

一种浇注系统，包括浇口，所述浇口为弯嘴浇口，朝向金属筒套。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、用高锰铝青铜来取代铝黄铜，不仅能获得更优的综合力学性能，而且大大提高 了轴套的使用寿命，本文给出了ZCuAl8Mn13Fe3Ni2的化学成分优选范围，获得了高强韧的 综合力学性能。

2、立式离心铸造时，在离心力与重力的共同作用下，金属液的内圆表面呈抛物面， 可计算出铸件上下端的内圆半径差，较为准确地设计铸件内圆表面的加工余量，对高度较 高的铸件尤为重要。