铜质螺旋桨熔炼浇铸工艺

铜质螺旋桨熔炼浇铸工艺

我国目前可以用来铸造铜质螺旋桨的材料,除规范规定的Cu1(1级锰青铜)、Cu2(2级镍锰青铜)、Cu3(3级镍铝青铜)、Cu4(4级锰铝青铜)四种类型的铜合金外,还有GB1176<铸造铜合金技术条件>中的ZCuZn40Mn3Fe1(40-3-1锰黄铜)、ZCuZn35A12Mn2Fe1(35-2-2-1铝黄铜)、ZCuAl9Fe4Ni4Mn2(9-4-4-2铝青铜)、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2(8-13-3-2铝青铜)及CB818<螺旋桨用铜合金技术条件>中的ZHMn55-3-1(锰黄铜)、ZHAl67-5-2-2(铝黄铜)、ZQAl9-4-4-2、ZQAI(14-8-3-2)、ZQAl12-8--3-2,ZQAl13-7-4-3-1、ZQAl8-1-1共十几种合金牌号的铜合金,其中CCS<材料与焊接规范>中的Cu1、Cu2、Cu3、Cu4四种铜合金类型是从国际船级社协会的统一要求lACS-UR-W24中引用来的,螺旋桨的制造工艺过程分铸模造型、熔炼、浇铸、毛坯加工、成品检查五个阶段,国际上几家著名船级社在我国的螺旋桨产品检验中均要求见证螺旋桨制造过程中的熔炼浇铸,通过对熔炼浇铸工艺合理性的考察来掌握了解该螺旋桨的内在质量和日后使用的安全可靠性。

到现场见证浇铸的验船师如何判定工厂铸造螺旋桨过程中的工艺是否合理呢？归纳起来，有以下几项：

加入熔炼炉的原材料的化学成分应符合熔炼材料标准(不得带入有害杂质),允许使用同牌号的冒口、水口料，但不得太多，炉料必须干净,无油污、水分、泥沙等脏物。

炉料下炉前应有充分预热，烘烤(预热温度120摄氏度以上，反应炉可冷装料，但熔炼过程中加入的炉料必须预热至12O摄氏度以上)。

新砌炉子、大修后的炉子第一炉水一般不让其浇铸船用产品。 关于配料,各厂有其最佳的化学成分配方比例，因各元素的烧损率不同,最好让工厂现场提供配料计算,原则上易熔、易氧化或易挥发的合金元素后下,同时炉内金属不宜过分翻滚；

要严格控制熔炼气氛为中性或微氧化性，以减少氧化和吸气。

浇铸前，液态金属一般应经脱气处理(Cu1、Cu2一般不会产生含气现象，若有，则也必须要)，脱气手段有吹氮除气，必要时加入精炼剂0.5％～1.0％的方式,吹氮的压力,以合金液有气泡浮上而不产生太大翻滚为宜,氮气管应插到合金液底部,并让全部合金液能受到氮气作用。

关于液态金属是否需要脱气处理的问题，主要看熔化中的铜水与空气接触面积的大小及与空气接触的时间长短，如对于利用大型感应电炉生产大型螺旋桨的工厂，由于熔化中的铜水与空气接触面积较大，吸气较严重，一般也需要进行除气处理，对于利用小型油炉或坩埚炉生产小型螺旋桨的工厂，由于炉内铜水不与空气直接接触，且在熔化过程中，铜水表面可以生成氧化膜，进一步与空气隔绝，一般不需要除气处理；

炉前检验：

(1) 炉前化学成分分析，分析结果必须符合本社《材料与焊接规范》的规 定，若发现化学成分不合格，则须及时调整合金元素的成分比例，以保证化学成分符合标准；

(2)含气试验：铜水浇入型腔直径为90～100mm、深为95～11Omm的含气试样的砂型模里，冷却后刮去渣子及氧化皮，观察试样，合格的含气试样应是铜液中心处向下凹陷，凹陷口的直径≥1Omm ，深度≥1Omm。如看到含气试样

不合格时，应不得允许铜水在此情况下出炉浇铸，而是要求工厂继续进行脱气处理。

(3)炉前打冷弯：对于不同的厂，其对炉前冷弯角的控带会有细微差别，但判断熔炼是否达到理想的浇铸点的大致范围(见表1)。

表1

材料牌号 炉前冷弯角 3级镍铝青铜（Cu3） 40～50度 4级锰铝青铜 (Cu4) 45～55度 如炉前冷弯角大于表1中所对应的范围，则可能抗拉强度不够，反之，则延伸率不够。观察炉前打冷弯试样的断口：结晶细而致密判为合格，结晶粗大疏松者判为不合格,说明熔炼未达到理想的浇铸点，需要继续精炼；

严格控制熔炼出炉温度和浇铸温度，各牌号的熔炼出炉温度和浇铸温度的理想温度(见表2)。

表2

铜 合 金 种 类 3级镍铝青铜（Cu3） 4级锰铝青铜 (Cu4) 熔炼（出炉）温度 ℃ 1200～1300 1130～1230 浇铸温度 ℃ 1150～1220 1050～1130 烘干浇包、砂型，烘干温度为200～300℃,浇铸时应控制浇铸速度，并防止炉渣进入型腔。浇铸速度应平稳，以减少产生氧化渣，浇盆口应保持充满状态，以避免产生紊流而导致的氧化渣。

每炉铜水至少取一个力学试件(吉尔试样)．且通常在浇铸过程即将结束

时浇取。

浇铸后应在冒口上面加盖木炭、木屑或其他保温材料。以使刚刚浇铸的螺旋桨缓慢均匀地降温，以优化内部组织和减少内应力的产生。

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