CN104785758A - 铝青铜复合铸造阀板的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铝青铜复合铸造阀板的制备方法，所述制备方法由如下步骤组成：步骤一，取覆膜砂射入阀板模腔，保温使得覆膜砂固化成型，起模，得覆膜砂壳型；步骤二，将铜套固定在覆膜砂壳型的内芯上，之后合型并垂直夹紧，形成浇注型腔；所述铜套的组分为铝青铜；步骤三，取铁液，之后将铁液浇注到浇注型腔中，得铸件；步骤四，取铸件，冷却，抛丸精整，即得覆砂壳型复合铸造阀板。采用本发明的制备工艺，复合铸件的合格率可到96％以上，本发明的工艺解决了现有技术中长期困扰批量化生产的技术难题。

Description

铝青铜复合铸造阀板的制备方法

技术领域

本发明属于铸造技术领域，尤其涉及一种覆砂壳型铝青铜复合铸造阀板的制备方法。

背景技术

覆膜砂适合用于生产复杂精密，要求较高的各种铸件，如汽车发动机缸体等，覆膜砂可有效消除铸造过程中的变形，热裂等各种铸造缺陷，并且制备的铸件表面更加光洁，尺寸更加准确，可缩短生产周期，节约金属原料，降低生产成本，且生产过程中易采用自动化，减少人工的使用，覆膜砂工艺尤其适合各种中小型铸件的大批量生产制造。

壳型铸造是利用覆膜砂工艺而衍生的一种新型的铸造工艺，具体而言是使用酚醛树脂覆膜砂，而非普通砂型，在180-280度的模板上形成合适厚度的薄壳，通常情况下，薄壳的厚度为6-12mm，之后将薄壳进行加温固化，使薄壳达到所需要的刚度和强度，然后利用薄壳构成造型腔，进而生产各种铸件。壳型铸造工艺效果优异，铸造的铸件轮廓清晰，表面光洁，尺寸精确，后续大大减少了机械加工的工作量。

随时铸件构造要求的提高，复合铸造件应用日益广泛，即采用两种或两种以上的金属进行铸造形成铸件的工艺，这种复合铸造工艺能够制备更为复杂的铸件，综合多种金属的特性，形成性能更加优异的铸件。铜铁阀板在铸造时，是采用铝青铜铜套或铝青铜铜套，将铜套嵌入球铁基体的阀板中而成。在生产过程中，铸造时可采用加工后嵌入方式或浇注融合嵌入的方式；加工后嵌入方式受加工精度影响，松紧程度不一，加工成本较高；浇注融合嵌入对工艺过程要求较高，其中浇注方式和熔合温度的控制都要十分精确。这种复合铸造件也可采用传统的粘土砂湿型铸造方法制备，但由于该方法采用了水平分型浇注，导致复合铸件中的铜套在型腔内固定困难，容易偏位，铸件容易产生气孔缺陷，成品合格率低，只有达到70％左右，难以满足规模化生产的要求。

中国发明专利申请201310355164.1(公布日2013.11.20)披露了一种铁型覆砂筒体铸造活塞环的方法，其工艺步骤包括：模具制造、造型、下芯、合箱、浇注、开箱、铸件清理和机加工；所述造型为铁型覆砂造型；所述铁型覆砂的覆砂层厚度为6-8mm；浇注的温度为1380-1400℃；所述浇注的时间为23-28s；所述浇注可不需要冒口。本发明生产出来的活塞环满足性能要求，具有铸件的尺寸精度高，加工余量小，铸件出品率高，生产效率高等优点。但该专利申请并未披露有关复合铸件的具体工艺体系。

中国发明专利申请201410411068.9(公布日2014.11.5)披露了一种铁型覆砂铸造球墨铸铁铰耳的铸造工艺，，该工艺通过设计与铰耳形状完全一致的母模与铁型，然后通过射砂机制作出带有6-8mm覆砂层的上、下覆砂的铁型型腔，最后根据配料单将制成的合格铁水浇注到合箱后的腔型中，待浇注完成后，开箱得到铸造铰耳零件。该铁型覆砂铸造工艺较传统锻钢材质的铰耳，生产成本可降低35％，节约了大量时间和人力、设备等成本，同时有效提高了生产效率与铸造质量，降低铸件废品率，而且该工艺简单易行，市场前景广阔，经济效益显著，适合绝大多数企业使用。但该专利申请并未披露有关复合铸件的具体工艺体系。

中国发明专利申请201410544297.8(公布日2015.1.21)披露了一种铁模覆砂铸造工艺，，属于铸造技术领域；所要解决的技术问题是提供一种铸件尺寸精度高，表面光洁度高且变形量较小的铁模覆砂铸造工艺；采用的技术方案为：通过控制铁水的浇注温度为1450℃-1600℃，浇注时间小于60秒以及一些其他的工艺条件来减小铸件的应力变形，采用本发明的工艺过程制造的桥壳铸件，表面光洁度，尺寸精度高，变形量小。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明提供一种铝青铜复合铸造阀板的制备方法，其制备方法由如下步骤组成：

步骤一，取覆膜砂射入阀板模腔，保温使得覆膜砂固化成型，起模，得覆膜砂壳型；

步骤二，将铜套固定在覆膜砂壳型的内芯上，之后合型并垂直夹紧，形成浇注型腔；所述铜套的组分为铝青铜，所述铝青铜的组分具体为：铝5.5-10.2％,铁0.45-0.50％，锰1.5-1.8％，硅0.05-0.09％，锌0.56-0.87％，锡0.03-0.08％，镍0.31-0.45％，铅0.01-0.02％，余量为铜；

步骤三，取铁液，之后将铁液浇注到浇注型腔中，得铸件；

步骤四，取铸件，冷却，抛丸精整，即得铝青铜复合铸造阀板的制备方法。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明的复合铸造阀板中，铜熔点为1084℃,沸点为2567℃；铁铜的熔点差500℃左右，因此精确控制铁水浇注的温度具有至关重要的意义；为了保证复合铸造阀板的质量，确保铜套在铸件中的精确位置也是铸造成功关键之所在。本发明的方法制作的复合铸件精密度高，铜套定位精准；同时本发明采用了垂直浇注，缩短浇注时间，实现精确控制金属液的温度差，有效解决铜套在型腔中固定困难，浇注过程中铜套易易偏位和铸件易产生气孔缺陷的技术问题；采用本发明的制备工艺，复合铸件的合格率可到96％以上，本发明的工艺解决了现有技术中长期困扰批量化生产的技术难题。

具体实施方式

下面来说明本发明的实施例。在本发明的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

实施例1

本实施例涉及一种铝青铜复合铸造阀板的制备方法，所述制备方法由如下步骤组成：

步骤一，取覆膜砂射入阀板模腔，保温使得覆膜砂固化成型，起模，得覆膜砂壳型；所述射入采用的是射砂机，射砂机的压力控制为0.7Mpa；射砂机的温度控制为205℃；射砂机射砂的次数为4次，每次射砂的间隔时间为4秒；射入阀板模腔之前，对阀板模腔进行加热至温度为175℃；所述保温具体为：保持温度为186℃，时间为15秒；所述阀板模腔设置有与铜套配合的内芯；

步骤二，将铜套固定在覆膜砂壳型的内芯上，之后合型并垂直夹紧，形成浇注型腔；所述铜套的组分为铝青铜，所述铝青铜的组分具体为：铝5.5-10.2％,铁0.45-0.50％，锰1.5-1.8％，硅0.05-0.09％，锌0.56-0.87％，锡0.03-0.08％，镍0.31-0.45％，铅0.01-0.02％，余量为铜；

步骤三，取铁液，之后将铁液浇注到浇注型腔中，得铸件；所述铁液的温度为1450℃；所述浇注具体为：放置浇口杯进行浇注，采用垂直浇注方式，浇包距离浇口杯的高度为9cm；所述浇注的时间为10秒；以质量百分数计，所述铁液中，碳≤3.2％,硅≤1.8％，锰≤0.3％；

步骤四，取铸件，冷却，抛丸精整，即得覆砂壳型复合铸造阀板。

本实施例的效果为：本实施例制备的覆砂壳型复合铸造阀板合格率达到96％，由于控制了铁液的问题，采用垂直浇注，控制浇注时间，使得铸件中铜套位置精确，铸件中气孔缺陷被克服，使得铸件能够批量化生产，解决了现有技术中长期困扰批量化生产的技术难题。

实施例2

本实施例涉及一种铝青铜复合铸造阀板的制备方法，所述制备方法由如下步骤组成：

步骤一，取覆膜砂射入阀板模腔，保温使得覆膜砂固化成型，起模，得覆膜砂壳型；所述射入采用的是射砂机，射砂机的压力控制为1.0Mpa；射砂机的温度控制为225℃；射砂机射砂的次数为4次，每次射砂的间隔时间为5秒；射入阀板模腔之前，对阀板模腔进行加热至温度为185℃；所述保温具体为：保持温度为195℃，时间为25秒；所述阀板模腔设置有与铜套配合的内芯；

步骤二，将铜套固定在覆膜砂壳型的内芯上，之后合型并垂直夹紧，形成浇注型腔；所述铜套的组分为铝青铜，所述铝青铜的组分具体为：铝5.5-10.2％,铁0.45-0.50％，锰1.5-1.8％，硅0.05-0.09％，锌0.56-0.87％，锡0.03-0.08％，镍0.31-0.45％，铅0.01-0.02％，余量为铜；

步骤三，取铁液，之后将铁液浇注到浇注型腔中，得铸件；所述铁液的温度为1500℃；所述浇注具体为：放置浇口杯进行浇注，采用垂直浇注方式，浇包距离浇口杯的高度为12cm；所述浇注的时间为50秒；以质量百分数计，所述铁液中，碳≤3.2％,硅≤1.8％，锰≤0.3％；

步骤四，取铸件，冷却，抛丸精整，即得覆砂壳型复合铸造阀板。

本实施例的效果为：本实施例制备的覆砂壳型复合铸造阀板合格率达到97％，由于控制了铁液的问题，采用垂直浇注，控制浇注时间，使得铸件中铜套位置精确，铸件中气孔缺陷被克服，使得铸件能够批量化生产，解决了现有技术中长期困扰批量化生产的技术难题。

实施例3

本实施例涉及一种铝青铜复合铸造阀板的制备方法，所述制备方法由如下步骤组成：

步骤一，取覆膜砂射入阀板模腔，保温使得覆膜砂固化成型，起模，得覆膜砂壳型；所述射入采用的是射砂机，射砂机的压力控制为0.8Mpa；射砂机的温度控制为220℃；射砂机射砂的次数为4次，每次射砂的间隔时间为4秒；射入阀板模腔之前，对阀板模腔进行加热至温度为180℃；所述保温具体为：保持温度为190℃，时间为20秒；所述阀板模腔设置有与铜套配合的内芯；

步骤二，将铜套固定在覆膜砂壳型的内芯上，之后合型并垂直夹紧，形成浇注型腔；所述铜套的组分为铝青铜，所述铝青铜的组分具体为：铝5.5-10.2％,铁0.45-0.50％，锰1.5-1.8％，硅0.05-0.09％，锌0.56-0.87％，锡0.03-0.08％，镍0.31-0.45％，铅0.01-0.02％，余量为铜；

步骤三，取铁液，之后将铁液浇注到浇注型腔中，得铸件；所述铁液的温度为1480℃；所述浇注具体为：放置浇口杯进行浇注，采用垂直浇注方式，浇包距离浇口杯的高度为11cm；所述浇注的时间为33秒；以质量百分数计，所述铁液中，碳≤3.2％,硅≤1.8％，锰≤0.3％；

步骤四，取铸件，冷却，抛丸精整，即得覆砂壳型复合铸造阀板。

本实施例的效果为：本实施例制备的覆砂壳型复合铸造阀板合格率达到98％，由于控制了铁液的问题，采用垂直浇注，控制浇注时间，使得铸件中铜套位置精确，铸件中气孔缺陷被克服，使得铸件能够批量化生产，解决了现有技术中长期困扰批量化生产的技术难题。

总体而言，本发明的制备方法由如下步骤组成：步骤一，取覆膜砂射入阀板模腔，保温使得覆膜砂固化成型，起模，得覆膜砂壳型；步骤二，将铜套固定在覆膜砂壳型的内芯上，之后合型并垂直夹紧，形成浇注型腔；所述铜套的组分为铝青铜，所述铝青铜的组分具体为：铝5.5-10.2％,铁0.45-0.50％，锰1.5-1.8％，硅0.05-0.09％，锌0.56-0.87％，锡0.03-0.08％，镍0.31-0.45％，铅0.01-0.02％，余量为铜；步骤三，取铁液，之后将铁液浇注到浇注型腔中，得铸件；步骤四，取铸件，冷却，抛丸精整，即得覆砂壳型复合铸造阀板。

优选地，步骤一中，所述射入采用的是射砂机，射砂机的压力控制为07Mpa-1.0Mpa。作为优选地，步骤一中，射砂机的温度控制为205-225℃。作为优选地，步骤一中，射砂机射砂的次数为4次，每次射砂的间隔时间为4-5秒。作为优选地，步骤一中，射入阀板模腔之前，对阀板模腔进行加热至温度为175-185℃。作为优选地，步骤一中，所述保温具体为：保持温度为186-195℃，时间为15-25秒。本发明中射砂的处理工艺对于覆膜砂壳型的形成具有至关重要的作用，这些参数的设置与后续铁液组分，加热温度，浇注方式，铜套的组分等有着直接的影响，所有的参数综合形成一个完整的技术体系，最终实现提升本发明覆砂壳型复合铸造阀板合格率的技术效果。

作为优选地，步骤一中，所述阀板模腔设置有与铜套配合的内芯。内芯的设置，使得射砂之后，覆膜砂壳型内部形成与铜套相配合的内芯，便于后续铜套固定，有效解决了型腔中固定困难，和浇注过程中铜套易易偏位的技术问题，显著提升了生产效率和产品的合格率。

本发明中，所述铜套的组分为铝青铜，所述铝青铜的组分具体为：铝5.5-10.2％,铁0.45-0.50％，锰1.5-1.8％，硅0.05-0.09％，锌0.56-0.87％，锡0.03-0.08％，镍0.31-0.45％，铅0.01-0.02％，余量为铜；铝青铜的强度较锡青铜高，抗高温氧化性能较好，铝青铜有较高的强度，良好的耐磨性能。本发明中选定特定组分的铝青铜，与特定组分的铁液配合，采用本发明各步骤中特定的处理参数进行处理，进而才能形成性能优异的复合铸造阀板。

作为优选地，步骤三中，所述铁液的温度为1450-1500℃；所述浇注具体为：放置浇口杯进行浇注，采用垂直浇注方式，浇包距离浇口杯的高度为9-12cm；所述浇注的时间为10-50秒。作为优选地，步骤三中，以质量百分数计，所述铁液中，碳≤3.2％,硅≤1.8％，锰≤0.3％。铁液组分的选择对于温度的控制有至关重要的作用，本发明中选择合适的铁液组分，控制铁液的温度，有效缩短浇注前的等待时间，减少铁液受外界环境氧化的程度，同时控制浇注的高度和浇注时间，能够进一步有效缩短浇注时间，实现精确控制铁液的温度差，有效解决铜套在型腔中固定困难，浇注过程中铜套易易偏位和铸件易产生气孔缺陷的技术问题。

综上所述，本发明的复合铸造阀板中，铜熔点为1084℃,沸点为2567℃；铁铜的熔点差500℃左右，因此精确控制铁水浇注的温度具有至关重要的意义；为了保证复合铸造阀板的质量，确保铜套在铸件中的精确位置也是铸造成功关键之所在。本发明的方法制作的复合铸件精密度高，铜套定位精准；同时本发明采用了垂直浇注，缩短浇注时间，实现精确控制金属液的温度差，有效解决铜套在型腔中固定困难，浇注过程中铜套易易偏位和铸件易产生气孔缺陷的技术问题；采用本发明的制备工艺，复合铸件的合格率可到95％以上，本发明的工艺解决了现有技术中长期困扰批量化生产的技术难题。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种铝青铜复合铸造阀板的制备方法，其特征在于，所述制备方法由如下步骤组成：

步骤一，取覆膜砂射入阀板模腔，保温使得覆膜砂固化成型，起模，得覆膜砂壳型；

步骤二，将铜套固定在覆膜砂壳型的内芯上，之后合型并垂直夹紧，形成浇注型腔；

所述铜套的组分为铝青铜，所述铝青铜的组分具体为：铝5.5-10.2％,铁0.45-0.50％，锰1.5-1.8％，硅0.05-0.09％，锌0.56-0.87％，锡0.03-0.08％，镍0.31-0.45％，铅0.01-0.02％，余量为铜；

步骤三，取铁液，之后将铁液浇注到浇注型腔中，得铸件；

步骤四，取铸件，冷却，抛丸精整，即得覆砂壳型复合铸造阀板。

2.根据权利要求1所述的铝青铜复合铸造阀板的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述射入采用的是射砂机，射砂机的压力控制为07Mpa-1.0Mpa。

3.根据权利要求1所述的铝青铜复合铸造阀板的制备方法，其特征在于，步骤一中，射砂机的温度控制为205-225℃。

4.根据权利要求1所述的铝青铜复合铸造阀板的制备方法，其特征在于，步骤一中，射砂机射砂的次数为4次，每次射砂的间隔时间为4-5秒。

5.根据权利要求1所述的铝青铜复合铸造阀板的制备方法，其特征在于，步骤一中，射入阀板模腔之前，对阀板模腔进行加热至温度为175-185℃。

6.根据权利要求1所述的铝青铜复合铸造阀板的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述保温具体为：保持温度为186-195℃，时间为15-25秒。

7.根据权利要求1所述的铝青铜复合铸造阀板的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述阀板模腔设置有与铜套配合的内芯。

8.根据权利要求1所述的铝青铜复合铸造阀板的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述铁液的温度为1450-1500℃。

9.根据权利要求1所述的铝青铜复合铸造阀板的制备方法，其特征在于，所述浇注具体为：放置浇口杯进行浇注，采用垂直浇注方式，浇包距离浇口杯的高度为9-12cm；所述浇注的时间为10-50秒。

10.根据权利要求1所述的铝青铜复合铸造阀板的制备方法，其特征在于，步骤三中，以质量百分数计，所述铁液中，碳≤3.2％,硅≤1.8％，锰≤0.3％。