专利名称：一种高铝锌基合金轴瓦化学成分控制及内芯水冷式铸造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铸造锌基合金产品的化学成分配比及内芯水冷式铸造工艺，特别
涉及一种高铝锌基合金轴瓦化学成分控制及内芯水冷式铸造工艺。
背景技术：
铸造锌基合金以其优越的综合机械性能和减摩耐磨性能，目前已被成功应用于机 械、冶金、建材、塑料、橡胶、汽车等行业。由于铸造高铝锌基合金的固有特性合金凝固温度
范围宽——达iio度，主要合金成分比重相差大，初生相轻等特点，致使目前普遍采用的常
规重力铸造、低压铸造、离心铸造等方法生产时，铸件疏松倾向特别是底縮现象、偏析倾向 难以有效解除，从而极大影响了铸造锌基合金的成品率及性能，这在很大程度上制约了铸 造锌基合金的推广应用。
发明内容
本发明为解决目前普遍采用的常规重力铸造、低压铸造、离心铸造等方法进行生 产时，铸件疏松倾向特别是底縮现象、偏析倾向难以有效解除的技术难题，提供了一种高铝 锌基合金轴瓦及其内芯水冷式铸造工艺；本发明是通过控制合金化学成分，采用内芯水冷 式强制冷却工艺，控制内芯水箱的开放水时间和水流量的大小来影响铸件的冷却凝固条 件，调整合金凝固温度梯度，使铸造锌基合金实现了"顺序凝固、强制冷却的目的"，不仅有 效提高了铸造锌基合金轴瓦铸件成品率，也使合金轴瓦的内在性能品质得到了有效提高。
本发明解决技术问题的技术方案是按优化Zn、 Al、 Cu、 Mg、 Ti、 B配比、严格控制 Pb、 Sn、 Cd、 Si、 Fe、 Sb的含量的化学成分进行熔炼，采用合理的内芯水冷式模具，雨淋式浇 注，控制铸型给水及放水时间与速度。其铸态轴瓦ob大于375MPa， S大于19%。
本发明提供的一种高铝锌基合金轴瓦及其内芯水冷式铸造工艺，是按化学成分 (质量，% )为Al :28-30、 Cu :2. 0-2. 5、 Mg :0. 01-0. 015、 Ti :0. 035-0. 040、 B :0. 01-0. 02、 Pb《0. 01、Sn《0. 01、Cd《0. 01、Si《0. 01、Fe《0. 05、Sb < 0. 002，余量为Zn的配比， 且配比总和为100%，进行控制。温度在600 61(TC时浇注，浇注系统采用开放式明冒口 雨淋式浇注，浇口靠近内型芯注入。型芯采用连接进出水装置的水冷式金属空腔内芯，通过 控制水箱内的开放水时间和水流量的大小来影响铸件的冷却凝固条件。外模采用砂型或金 属型。底部采用冷却底板的模具结构。当浇注合金溶液进入型腔中，上下搅拌使合金成分 上下更为均匀。浇注开始一分钟后以10Kg/min给水一分钟停止；合金浇到上法兰处时继续 给水；之后6分钟水速逐渐增至30Kg/分钟；水满时间基本控制在15分钟；连续给水30分 钟冷却停止。浇注出来的轴瓦铸态性能即可达到ob大于375MPa， S大于19%，轴瓦底部 无縮孔。所述的高铝锌基合金轴瓦的长径比L/D《1.5，轴瓦壁厚T与轴瓦直径D的关系是 T > 045D。 本发明的有益效果本发明提供的高铝锌基合金轴瓦的化学成分及内芯水冷式铸造工艺，生产出强度高、韧性好、耐热性好，适用于水泥行业中的回转窑轴瓦，为多家企业解 决了技术难题。本发明通过水冷铸型设计，有效提高了锌基合金铸件的凝固速度，合理控制 了锌基合金铸件的凝固方式，成功避免了锌基合金铸件的疏松特别是底縮现象，解决了锌 基合金铸件常见的凝固偏析问题，使锌基合金轴瓦铸件性能及成品率得到了有效提高，并 且，使高铝锌基合金材料取代巴氏合金及铜合金而成为滑动轴承的主导材料。
具体实施例方式
按化学成分(质量，％ )为Al :28-30、 Cu :2. 0-2. 5、 Mg :0. 01-0. 015、 Ti : 0. 035-0. 040、B :0. 01-0. 02、Pb《0. 01、Sn《0. 01、Cd《0. 01、Si《0. 01、Fe《0. 05、Sb < 0. 002、其余为Zn的配比，且配比总和为100%，进行控制。温度在600 61(TC时浇注， 浇注系统采用开放式明冒口雨淋式浇注，浇口靠近内型芯注入。型芯采用连接进出水装置 的金属空腔内芯，通过控制水箱内的开放水时间和水流量的大小来影响铸件的冷却凝固条 件。外模采用砂型或金属型。底部采用冷却底板的连接结构。当浇注合金溶液进入型腔中， 上下搅拌使合金成分上下更为均匀。浇注开始一分钟后以10Kg/min给水一分钟停止；合金 浇到上法兰处时继续给水；之后6分钟水速逐渐增至30Kg/分钟；水满时间基本控制在15 分钟；连续给水30分钟冷却停止。铸态轴瓦o b大于375MPa， S大于19%。
权利要求
一种高铝锌基合金轴瓦化学成分控制及内芯水冷式铸造工艺，其特征在于按化学成分的质量％比，为Al、Cu、Mg、Ti、B、Pb、Sn、Cd、Si、Fe、Sb，余量为Zn的配比，且配比总和为100％，进行控制；适温时进行浇注，浇口靠近内型芯注入；当浇注合金溶液进入型腔中，将合金成分上下搅拌均匀；浇注开始一分钟后以10Kg/min给水一分钟停止；合金浇到上法兰处时继续给水；之后6分钟水速逐渐增至30Kg/分钟；水满时间基本控制在15分钟；连续给水30分钟冷却停止。
2. 根据权利要求1中所述一种高铝锌基合金轴瓦化学成分控制及内芯水冷式铸造 工艺，其特征在于化学成分的质量％比，为Al :28-30、 Cu :2. 0_2. 5、 Mg :0. 01-0. 015、 Ti : 0. 035-0. 040、B :0. 01—0. 02、Pb《0. 01、Sn《0. 01、Cd《0. 01、Si《0. 01、Fe《0. 05、Sb < 0. 002，余量为Zn的配比，且配比总和为100%，采用内芯水冷式浇注工艺铸造至高性能。
3. 根据权利要求l中所述一种高铝锌基合金轴瓦化学成分控制及内芯水冷式铸造工 艺，其特征在于浇注温度600 610°C 。
4. 根据权利要求1中所述一种高铝锌基合金轴瓦化学成分控制及内芯水冷式铸造工 艺，其特征在于采用开放式明冒口雨淋式浇注，浇口靠近内型芯注入；型芯采用连接进出 水装置的水冷式金属空腔内芯，通过控制水箱内的开放水时间和水流量的大小来影响铸件 的冷却凝固条件，外模采用砂型或金属型，底部采用冷却底板；采用这种模具进行浇注可得 高性能轴瓦。
5. 根据权利要求1中所述一种高铝锌基合金轴瓦化学成分控制及内芯水冷式铸造工 艺，其特征在于所述的高铝锌基合金轴瓦的长径比L/D《1.5，轴瓦壁厚T与轴瓦直径D的 关系是T > 0. 045D。
全文摘要
一种高铝锌基合金轴瓦化学成分控制及内芯水冷式铸造工艺，是通过控制合金化学成分，采用内芯水冷式强制冷却工艺，控制内芯水箱的开放水时间和水流量的大小来影响铸件的冷却凝固条件，调整合金凝固温度梯度，实现了“顺序凝固”；利用本发明铸造的高铝锌基合金轴瓦不仅有效提高了铸造锌基合金轴瓦的成品率，也使合金轴瓦的内在品质得到了有效提高，得到具有热传导性好、承载能力强、熔点高、耐热性好的优质高铝锌基合金轴瓦，满足各种大型水泥、矿山用轴瓦的性能要求。
文档编号B22D21/00GK101708545SQ20091017268
公开日2010年5月19日 申请日期2009年11月24日 优先权日2009年11月24日
发明者张和保, 张根乾, 朱爱民, 李洛利, 李继文, 王文焱, 王爱琴, 申林, 申震涛, 谢敬佩, 郭亚希, 马平安 申请人:许昌众力合金制品有限公司;河南科技大学