一、引言

1. 高铅锡青铜具有很高的疲劳强度、导热性和耐磨性以及在有冲击载荷作用的工作条件下也不会产生裂纹等优良品质。国外在高负荷运转的大型电铲设备中普遍采用高铅锡青铜套。但高铅锡青铜中的铜和铅二者的熔点、比重差异很大，铸造过程中易产生铅的区域性偏析，所以铸造很困难。

2. 高铅锡青铜大型铜垫圈是我公司为中国一重集团承制美国PH公司电铲设备中的重要配件，其制造与检验均采用国外标准，内外质量要求很高。

3. 我公司制造高铅锡青铜大型铜垫圈采用金属型铸造，对熔炼和铸造工艺进行多次改进，效果理想，各项指标均达到客户要求，高度认可我公司产品并达成长期合作协议。

二、内容

表一·如：高铅锡青铜牌号、化学成分与力学性能

1.原材料准备

 电解铜板；锡锭；铅锭；镍片

1. 中间合金

标准成分的合金预制锭、磷-铜合金

2. 非金属

木炭

三、配料

1. 原则

根据车间现有原材料进行配料

2.  配比

使用新金属熔炼时，如：高铅锡青铜的配料比按表二执行

表二·高铅锡青铜的新料配料比

四、装料与熔化顺序

  新料的装料与熔化顺序

1.在加入原材料前先进行清炉，炉壁不能有铜渣、结块，要清理干净。

2.把原材料进行预热100℃以上，所用工具清理干净，刷铅粉进行预热100℃以上。

3.加料顺序为：1/3红铜--镍片--2/3红铜--熔化后加锡锭和铅锭。

4.熔化温度1200--1250℃，加入2kg磷铜，铜水进行均匀搅拌,使用漏勺将铜水表面浮渣清理干净。

5.用木炭覆盖铜水表面防止铜水吸气。

五、熔炼过程的控制

必须按照《电炉熔炼操作规程》中规定的程序进行起熔操作，使起熔体的温度缓慢上升，防止熔沟中的金属环发生断裂。

六、准备工装

1.铸造用底板为长2000mm*宽1000mm*厚100mm的钢板。

2.用φ440*φ340*310mm均分四半钢芯，每半钢芯间隔20mm，内孔用8号粗铁丝线连接并焊接，把钢芯放到底板正中心上面，用红砂捶实，并插排气孔。

3.产品尺寸863.6*482.6*101.6外模尺寸为：φ905/900*φ440*170高，单边壁厚60mm。在模具上均分三道刻度线。

4.配底开雨淋水口，开孔尺寸为φ700/φ550*φ15mm,两排孔，雨淋水口清理干净，刷涂料，提前预热100℃以上。

5.使用的吊包、浇勺清理干净并预热100℃以上。

6.把底板，钢芯、外模，清理干净，均匀预热130--150℃，喷酒精锆英粉涂料，自然冷却40-60℃。

7.合并模具后在底板、钢芯、外模内孔刷一层润滑油，砂缝不刷油，把雨淋水口座在钢芯上面，并固定牢固，围砂牢固。

七、铸造

1.铸造毛坯重量为700kg，先把中频电炉熔化好的铜水倾倒入吊包内，把预热好的1kg磷铜放入吊包内进行除气，并用预热好的石墨棒均匀搅拌铜水。

2.用测温枪测量吊包内的铜水温度在1050--1060℃。

3.吊包内铜渣清理干净，并放入挡渣棉进行避渣。

4.浇注时开始要快，其次匀速浇注，不能出现铜水迸溅严重、外溢雨淋水口现象。

5.浇注完成后去掉雨淋水口，用热水对铸件上部进行补缩，补缩用到的浇勺要保持高温，补缩时转圈走动浇勺平稳补缩，两人补缩，每人补缩半圈，勤换热水多走勺，补缩次数在10次以上，严禁小范围大量补缩，影响铸件拉裂。

6.补缩完成后，用冷水对外模外侧进行激冷，激冷顺序由下至上，首先激冷第一道刻度线部分，然后再激冷第二道刻度线部分，最后再激冷第三道刻度线部分，防止铸件出现偏析现象，激冷要均匀，速度要快。

7.等5-8分钟，铸件定型后，用行车吊起外模，垫在模具上，用大锤把铸件内的钢芯砸掉，并取出铸件。

八、结论

1.产品加工后，外观无气孔、夹渣、缩松、偏析等缺陷，用手持光谱仪检测产品内外圆和端面，成分均匀无偏差。

2.在铸件本体取样，加工试棒后检测力学性能，均超出标准要求。

3.在铸件本体取样，做成金相试样，用金相显微镜检测内部组织，观察晶粒细小，无偏析情况。

4.铅偏析产生的根本原因，是由于铜与铅的熔点和比重均相差悬殊以及该合金本身的凝固特性造成的。但选择合理的工艺参数，会有效解决铅偏析，特别是可以避免出现铅的大块聚集，而获得均匀的结晶组织。

5.采用钢套配合雨淋式浇注系统，有利于减少铅的偏析。

6.合金的浇注温度是影响铅偏析的一个重要的因素。浇注温度控制在1050--1060℃左右，可以减少铅偏析，过低或过高的浇注温度都是不利的。

7.冷却速度缓慢是造成铅偏析的主要因素，在补缩完成后要立即用冷水激冷外模，激冷顺序由下至上，等5-8分钟，铸件定型为止。

8.经过我公司的生产实践，采用此种铸造工艺使铸件质量显著提高，此法高质、高效、节材的特点，具有明显的经济效益，是完全可行的。

参考文献：

中国机械工程学会.铸造手册.北京.机械工业出版社.2011