大型轴套及其铸造方法技术

本发明专利技术公开了一种大型轴套，采用ZCuAl8Mn13Fe3Ni2制作而成；采用立式离心铸造法制作。本发明专利技术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，获得了高强韧的综合力学性能。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。对于铝青铜的立式离心铸造，采用带弯嘴浇口的漏斗侧流式浇注系统，使金属液在浇注最初3秒内能均匀铺型，且铺型厚度δ≥7mm，能有效地避免产生重皮、冷隔缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轴套制备
，尤其是一种大型轴套及其铸造方法。
技术介绍
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(Ф1010mm×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(σb≥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σb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σb≥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σb≥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σb≥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。
技术实现思路
本专利技术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。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种大型轴套，采用ZCuAl8Mn13Fe3Ni2制作而成。进一步地，所述ZCuAl8Mn13Fe3Ni2材质的σb≥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，本专利技术具有以下优点：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。3、对于铝青铜的立式离心铸造，采用带弯嘴浇口的漏斗侧流式浇注系统，使金属液在浇注最初3秒内能均匀铺型，且铺型厚度δ≥7mm，能有效地避免产生重皮、冷隔缺陷。附图说明图1为本专利技术立式离心铸造中所采用的浇注系统结构示意图。其中：1.盖板2.金属筒套3.锁紧螺栓4.底板5.离心机底盘6.花形压板7.浇注口。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。一种大型轴套，采用ZCuAl8Mn13Fe3Ni2(σb≥670Mpa，δ5≥18％)的高锰铝青铜材质制成，来替代传统的铝黄铜ZCuZn25Al6Fe3Mn3(σb≥740Mpa，δ5≥7％)，但希望在达到δ5≥18％的同时，σb能接近、最好能达到σb≥735Mpa的指标。高锰铝青铜的化学成分与铝黄铜的比较见表1，高锰铝青铜的力学性能与铝黄铜的比较见表2。表1高锰铝青铜的化学成分与铝黄铜的比较表2高锰铝青铜的力学性能与铝黄铜的比较从表1及表2中可知，对于ZCuAl8Mn13Fe3Ni2牌号，在满足化学成分、且力学性能同时满足δ5≥18％的条件下，σb要达到σb≥735Mpa的指标是十分困难的。在很多时候，对于含镍高锰铝青铜产品，用户有着特殊期望——在满足ZCuAl8Mn13Fe3Ni2化学成分的前提下，希望在延伸率δ5≥18％达标的条件下，不仅能确保ZCuAl8Mn13Fe3Ni2的抗拉强度σb≥670(Mpa)，最好也能满足ZQAl14-8-3-2的抗拉强度σb≥735(Mpa)，这是一个很高的要求。业内人士都很清楚，含镍高锰铝青铜的机械性能对化学成分的细微变化十分敏感，而其强度σb和韧性δ5互为反向且调节空间较小，这样的期望如同于——鱼与熊掌都要兼得。合金材料的力学性能与组成该合金的各元素密切相关。高锰铝青铜的力学性能则主要取决于Al的含量，而Fe、Ni、Mn对其力学性能也有一定影响，可通过A1当量反映出来。A1当量＝Al－0.35Fe+0.34Ni+0.19Mn…………………(7)过去人们主要通过控制A1当量来控制ZCuAl8Mn13Fe3Ni2的力学性能，但这种方法较为粗糙。我们通过对大量的离心铸造条件下高锰铝青铜数据进行数理统计分析，建立多元线性回归模型，找出了化学成份的优选范围及化学元素之间的匹配关系[3]，这对于含镍高锰铝青铜在熔炼过程中的配料、性能预测、成分调整及获得高的综合机械性能都有着重要的意义。σb＝211.1819+17.3144x1+3.9349x2+2.6808x3+37.5966x4…………………(8)σs＝－843.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型轴套，其特征在于：采用ZCuAl8Mn13Fe3Ni2制作而成。

【技术特征摘要】
1.一种大型轴套，其特征在于：采用ZCuAl8Mn13Fe3Ni2制作而成。
2.如权利要求1所述大型轴套，其特征在于：所述ZCuAl8Mn13Fe3Ni2材质的σb≥670Mpa，
δ5≥18%。
3.如权利要求1或2所述大型轴套，其特征在于：所述ZCuAl8Mn13Fe3Ni2材质的组分百
分含量分别为Al7.0～8.2、Mn12.2～13.5、Fe2.7～3.6、Ni1.8～2.3和余量的Cu。
4.如权利要求3所述大型轴套，其特征在于：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。
5.一种如权利要求1所述大型...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄力，
申请(专利权)人：黄力，
类型：发明
国别省市：广西;45