一、引言

1. 高鉛錫青銅具有很高的疲勞強度、導熱性和耐磨性以及在有沖擊載荷作用的工作條件下也不會產生裂紋等優良品質。國外在高負荷運轉的大型電鏟設備中普遍采用高鉛錫青銅套。但高鉛錫青銅中的銅和鉛二者的熔點、比重差異很大，鑄造過程中易產生鉛的區域性偏析，所以鑄造很困難。

2. 高鉛錫青銅大型銅墊圈是我公司為中國一重集團承制美國PH公司電鏟設備中的重要配件，其制造與檢驗均采用國外標準，內外質量要求很高。

3. 我公司制造高鉛錫青銅大型銅墊圈采用金屬型鑄造，對熔煉和鑄造工藝進行多次改進，效果理想，各項指標均達到客戶要求，高度認可我公司產品并達成長期合作協議。

二、內容

表一·如：高鉛錫青銅牌號、化學成分與力學性能

1.原材料準備

 電解銅板；錫錠；鉛錠；鎳片

1. 中間合金

標準成分的合金預制錠、磷-銅合金

2. 非金屬

木炭

三、配料

1. 原則

根據車間現有原材料進行配料

2.  配比

使用新金屬熔煉時，如：高鉛錫青銅的配料比按表二執行

表二·高鉛錫青銅的新料配料比

四、裝料與熔化順序

  新料的裝料與熔化順序

1.在加入原材料前先進行清爐，爐壁不能有銅渣、結塊，要清理干凈。

2.把原材料進行預熱100℃以上，所用工具清理干凈，刷鉛粉進行預熱100℃以上。

3.加料順序為：1/3紅銅--鎳片--2/3紅銅--熔化后加錫錠和鉛錠。

4.熔化溫度1200--1250℃，加入2kg磷銅，銅水進行均勻攪拌,使用漏勺將銅水表面浮渣清理干凈。

5.用木炭覆蓋銅水表面防止銅水吸氣。

五、熔煉過程的控制

必須按照《電爐熔煉操作規程》中規定的程序進行起熔操作，使起熔體的溫度緩慢上升，防止熔溝中的金屬環發生斷裂。

六、準備工裝

1.鑄造用底板為長2000mm*寬1000mm*厚100mm的鋼板。

2.用φ440*φ340*310mm均分四半鋼芯，每半鋼芯間隔20mm，內孔用8號粗鐵絲線連接并焊接，把鋼芯放到底板正中心上面，用紅砂捶實，并插排氣孔。

3.產品尺寸863.6*482.6*101.6外模尺寸為：φ905/900*φ440*170高，單邊壁厚60mm。在模具上均分三道刻度線。

4.配底開雨淋水口，開孔尺寸為φ700/φ550*φ15mm,兩排孔，雨淋水口清理干凈，刷涂料，提前預熱100℃以上。

5.使用的吊包、澆勺清理干凈并預熱100℃以上。

6.把底板，鋼芯、外模，清理干凈，均勻預熱130--150℃，噴酒精鋯英粉涂料，自然冷卻40-60℃。

7.合并模具后在底板、鋼芯、外模內孔刷一層潤滑油，砂縫不刷油，把雨淋水口座在鋼芯上面，并固定牢固，圍砂牢固。

七、鑄造

1.鑄造毛坯重量為700kg，先把中頻電爐熔化好的銅水傾倒入吊包內，把預熱好的1kg磷銅放入吊包內進行除氣，并用預熱好的石墨棒均勻攪拌銅水。

2.用測溫槍測量吊包內的銅水溫度在1050--1060℃。

3.吊包內銅渣清理干凈，并放入擋渣棉進行避渣。

4.澆注時開始要快，其次勻速澆注，不能出現銅水迸濺嚴重、外溢雨淋水口現象。

5.澆注完成后去掉雨淋水口，用熱水對鑄件上部進行補縮，補縮用到的澆勺要保持高溫，補縮時轉圈走動澆勺平穩補縮，兩人補縮，每人補縮半圈，勤換熱水多走勺，補縮次數在10次以上，嚴禁小范圍大量補縮，影響鑄件拉裂。

6.補縮完成后，用冷水對外模外側進行激冷，激冷順序由下至上，首先激冷第一道刻度線部分，然后再激冷第二道刻度線部分，最后再激冷第三道刻度線部分，防止鑄件出現偏析現象，激冷要均勻，速度要快。

7.等5-8分鐘，鑄件定型后，用行車吊起外模，墊在模具上，用大錘把鑄件內的鋼芯砸掉，并取出鑄件。

八、結論

1.產品加工后，外觀無氣孔、夾渣、縮松、偏析等缺陷，用手持光譜儀檢測產品內外圓和端面，成分均勻無偏差。

2.在鑄件本體取樣，加工試棒后檢測力學性能，均超出標準要求。

3.在鑄件本體取樣，做成金相試樣，用金相顯微鏡檢測內部組織，觀察晶粒細小，無偏析情況。

4.鉛偏析產生的根本原因，是由于銅與鉛的熔點和比重均相差懸殊以及該合金本身的凝固特性造成的。但選擇合理的工藝參數，會有效解決鉛偏析，特別是可以避免出現鉛的大塊聚集，而獲得均勻的結晶組織。

5.采用鋼套配合雨淋式澆注系統，有利于減少鉛的偏析。

6.合金的澆注溫度是影響鉛偏析的一個重要的因素。澆注溫度控制在1050--1060℃左右，可以減少鉛偏析，過低或過高的澆注溫度都是不利的。

7.冷卻速度緩慢是造成鉛偏析的主要因素，在補縮完成后要立即用冷水激冷外模，激冷順序由下至上，等5-8分鐘，鑄件定型為止。

8.經過我公司的生產實踐，采用此種鑄造工藝使鑄件質量顯著提高，此法高質、高效、節材的特點，具有明顯的經濟效益，是完全可行的。

參考文獻：

中國機械工程學會.鑄造手冊.北京.機械工業出版社.2011