專利名稱：同步器齒環(huán)管水平連鑄方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車同步器的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步地講涉及同步器齒環(huán)管的水平連鑄技術(shù)領(lǐng)域。
汽車同步器變速技術(shù)，在我國是七十年代末才作為汽車更新?lián)Q代的重要內(nèi)容之一推廣實(shí)施的。同步器齒環(huán)管要求具有高強(qiáng)度、高耐磨、使用壽命長(zhǎng)(要求在20萬次以上)，因此均選用五元素以上的黃銅，目前國內(nèi)應(yīng)用的同步器齒環(huán)管銅合金牌號(hào)已達(dá)十多個(gè)，合金元素在6～9個(gè)之間，其管材生產(chǎn)基本上有三種工藝方法(1)擠壓法；(2)離心鑄造法；(3)半連續(xù)鑄造法；擠壓法具有熔煉-鑄錠-鋸切-擠壓-切頭尾-成品等工藝步驟。此工藝的工序多、流程長(zhǎng)，需要大噸位的擠壓機(jī)，而成品率卻僅有40%-50%，故其成本高、能耗大。而離心鑄造法這種工藝方法設(shè)備簡(jiǎn)單、投資省、上馬快、能耗少、成本低，但其致命的缺點(diǎn)是管材組織性能差，產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。半連續(xù)鑄造法僅適宜于規(guī)格較大、厚壁管坯的生產(chǎn)。普通管錠鑄造工藝流程及工藝條件為(鑄造出的產(chǎn)品為金屬錠)按合金金屬要求配料→熔煉→鑄造引錠；所用原料為大塊金屬，熔煉溫度爐溫設(shè)置在1150°-1170°，保溫時(shí)間20分鐘；水冷速度為0.1MPa,保持不變；引錠速度3.0～4.0米/小時(shí)保持不變，中間不可調(diào)；停拉制度1秒-2秒-1秒-2秒(拉-停-拉-停)。
用水平連鑄法生產(chǎn)管坯，工藝工序短，能耗少、成品率高、成本低，可直接用于生產(chǎn)同步齒環(huán)等銅合金薄壁管，但由于水平連鑄法技術(shù)難度大，國內(nèi)一直未能取得重大突破，僅處于試驗(yàn)階段，特別是五元素以上復(fù)雜黃銅薄壁管臥式鑄造，國內(nèi)外都未解決。
本發(fā)明的目的就是要解決同步器齒環(huán)管特殊黃銅水平連鑄的技術(shù)難題，創(chuàng)造合適的結(jié)晶條件和結(jié)晶位置，使齒環(huán)管可用水平連鑄的方法批量生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明通過下述的方法和設(shè)備來實(shí)現(xiàn)在不改變?cè)に嚵鞒痰幕A(chǔ)之上，設(shè)計(jì)一種新結(jié)構(gòu)的結(jié)晶器，將五元素以上的銅合金屑投入后，通過控制爐溫、冷卻水壓停拉制度、管坯牽引速度、引錠啟動(dòng)方法等工藝參數(shù)，從而控制好特殊黃銅液態(tài)金屬在本發(fā)明的所述的結(jié)晶內(nèi)的凝固位置。
實(shí)現(xiàn)上述方法的設(shè)備-結(jié)晶器，由石墨圓形錐芯和圓形外套兩部分組成，兩者間隙即為齒環(huán)管的壁厚，其與導(dǎo)料管連接的端面等間隔地分布著三個(gè)環(huán)孔均勻流入；在外套的石墨壁上設(shè)置了一個(gè)油孔及油路，使氮?dú)饣驖?rùn)滑油由此孔注入外套內(nèi)壁，可以有效地阻止沉積物粘附在結(jié)晶器的器壁上，其外套外部套有水冷鋼套進(jìn)行冷卻。
本發(fā)明所述的齒環(huán)管水平連鑄工藝條件為(1)原料五元素以上的銅合金屑，合金成份可以是下表所示的合金牌號(hào)的其中任意一種。
(3)冷卻水結(jié)晶器冷卻水壓φ8，4支總壓力在0.1～0.2MPa，可調(diào)。
(4)停拉制度拉1～2秒；停2～12秒；可調(diào)。
(5)管坯牽引速度3.0～8.0m/hr，可調(diào)。
(6)引錠啟動(dòng)方法本發(fā)明采用黃銅引錠頭和結(jié)晶器同時(shí)裝入，銅水倒入保溫爐停留15～30分鐘，在此時(shí)間內(nèi)爐溫高于現(xiàn)有工藝20℃～50℃，用稍慢的速度2.0～2.5m/hr，啟動(dòng)引錠裝置，并將爐溫調(diào)至工藝控制值，在管坯引出一定距離后將速度加快到正常工藝值。
應(yīng)用本發(fā)明所述的銅合金齒環(huán)管的連鑄方法可生產(chǎn)出φ54.5×6.5～φ140×10規(guī)格的齒環(huán)管。
本發(fā)明所述的齒環(huán)管水平連鑄方法，是由熔煉爐將熔融的金屬液體注入石墨坩鍋，再由導(dǎo)料管導(dǎo)入石墨結(jié)晶器，在其內(nèi)結(jié)晶成型，并由引錠裝置引出，它可以縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，成品率可達(dá)80%，還可以根據(jù)用戶有實(shí)際需要、更換牌號(hào)、規(guī)格，且制造比擠制法低的多；同時(shí)由于使用了本發(fā)明所述的結(jié)晶器，還具有以下優(yōu)點(diǎn)因本發(fā)明所述的方法水平連鑄管坯所用的材料屬于含有低熔點(diǎn)易揮發(fā)成份的合金，液態(tài)金屬在現(xiàn)有普通結(jié)晶器里凝固過程中，在凝固后沿灼熱的管坯表面析出低熔點(diǎn)金屬，主要是Zn的蒸汽，在石墨結(jié)晶器內(nèi)壁凝聚沉積，同時(shí)又掛在從此處通過的管坯上，沉積物部分被帶走，部分則牢牢地粘附在石墨結(jié)晶器的壁上，使得管坯在牽引過程中阻力不斷增大。如果揮發(fā)物發(fā)生氧化生成氧化物；加上凝固過程中析出并粘附在石墨內(nèi)壁上的少量渣，凝聚Zn等共同粘附在結(jié)晶器壁上，則由于粘附渣很硬就會(huì)掛傷齒環(huán)管表面；又由于阻力增大而造成薄壁管裂紋，嚴(yán)重時(shí)還可造成拉裂、拉斷，最后終會(huì)因阻力大于牽引力而停車。而對(duì)于薄壁管來說停車將導(dǎo)致凝固區(qū)的管坯迅速冷卻牢牢地包住芯子，鑄造將告失敗。而使用本發(fā)明所述的結(jié)晶器，從結(jié)晶器外套的石墨壁上的油孔，不但可以輸入氮?dú)膺€可以輸入潤(rùn)滑油，輸入的潤(rùn)滑油由油路導(dǎo)入結(jié)晶器后由于收縮產(chǎn)生的間隙，可以有效地阻止沉積物粘附在結(jié)晶器的器壁上，避免了由于沉積物而導(dǎo)致的掛傷、裂紋、拉裂、拉斷及停車等惡性后果。
下面結(jié)合附圖通過實(shí)施例詳細(xì)介紹本發(fā)明。
附

圖1為結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)示意圖和瞬時(shí)工藝狀態(tài)。
附圖2為圖1的A向視圖。
如圖1、圖2所示，石墨坩鍋2通過導(dǎo)料管3與石墨結(jié)晶器相連，石墨結(jié)晶器外部包裹有水冷鋼套7，熔融的金屬熔體1通過導(dǎo)料管3由結(jié)晶器端部上的三個(gè)均布的環(huán)孔10注入結(jié)晶器內(nèi)，由輸油孔6可注入潤(rùn)滑油，使其沿油路順著結(jié)晶外壁內(nèi)側(cè)到達(dá)管坯8收縮后產(chǎn)生的間隙內(nèi)，有效地防止結(jié)渣，外部通過水冷鋼套進(jìn)行冷卻，通過控制一系列的參數(shù)，最后在圖1所示的位置結(jié)晶，并由引錠裝置引出。
本發(fā)明的具體工藝如下所述將黃銅引錠頭和結(jié)晶器同時(shí)裝入，將爐溫控制在1150～1180℃，達(dá)到控制溫度后加入本發(fā)明所述的多元素銅合金屑50-70kg，待屑化后倒料，并在保溫爐內(nèi)，保溫15-20分鐘，開始引錠。引錠是水平連鑄的第一步，即要保證引錠頭和熔體充分接觸，又要保證不包芯子，實(shí)現(xiàn)順利引錠，為此本實(shí)施例將以2.0～2.5m/hr的初始速度開始引錠，在引出300mm～500mm以后逐漸增加速度使其達(dá)到4.0～4.8m/hr，(2)將爐溫控制到工藝控制值1180℃～1175℃；(3)一次水壓由啟動(dòng)時(shí)0.1MPa，逐漸增加到0.2MPa，引錠啟動(dòng)后開小量的二次水并逐漸增加到合適程度。本發(fā)明所述的實(shí)施例的停拉制度為拉一秒鐘，停5秒鐘，應(yīng)用本發(fā)明所述的方法可生產(chǎn)出φ54.5×6.5～φ140×10的不同規(guī)格的齒環(huán)管。
權(quán)利要求
1.一種同步器齒環(huán)管的水平連鑄方法，其工藝程序與通?，F(xiàn)有水平連鑄管坯的工藝程序相同，仍為按合金要求配料→熔煉→鑄造引錠，其特征在于配料時(shí)加入的是牌號(hào)為HKn62-3-3-0.6、HAl61-4-3-1、HKn2-1-1、HAl63-3-1中的任意一種的銅合金屑，量為50～70g關(guān)鍵是通過控制合金成份、爐溫、冷卻水壓、停拉制度、管坯牽引速度、引錠的啟動(dòng)方法等工藝參數(shù)，控制好液態(tài)金屬在結(jié)晶內(nèi)的凝固位置，其所述的爐溫控制在1100℃～1180℃；冷卻水的總壓力為0.1～0.2KPa，可調(diào)；停拉制度為拉1～2秒，停2～12秒，可調(diào)；管坯牽引速度為3.0～8.0m/hr，可調(diào)；引錠的啟動(dòng)初始速度為2.0～2.5m/hr，并將爐溫調(diào)至調(diào)至工藝控制值，在引出300～500mm以后增加引錠速度逐漸加快到正常工藝值3.0～8.0m/hr。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的引錠初始速度為2.0～2.5m/hr，在引出300mm～500mm以后逐漸增加速度使其達(dá)到4.0～4.8m/hr；爐溫控制在1180℃～1175℃；一次水壓由啟動(dòng)時(shí)0.1MPa，逐漸增加到0.2MPa，引錠啟動(dòng)后開小量的二次水并逐漸增加到合適程度；停拉制度為拉一秒鐘，停5秒鐘。
3.一種用于權(quán)利要求1所述的方法的石墨結(jié)晶器，包括石墨芯體和外套，其特征在于所述的芯墨芯體為圓錐形，外套為圓柱體，其與導(dǎo)料管連接的端面，等間隔地分布著三個(gè)環(huán)孔，在外套石墨壁上設(shè)置了油孔及油路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法生產(chǎn)出的齒環(huán)管，其特征在于所述的齒環(huán)管規(guī)格為φ76×8～φ140×10。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種同步器齒環(huán)管的水平連鑄方法，其不改變現(xiàn)有工藝程序。通過控制合金成分、爐溫、水壓、停拉制度、管坯牽引速度及啟動(dòng)方法等工藝參數(shù)，從而控制好合金溶液在本發(fā)明所述的結(jié)晶器內(nèi)的凝固位置，使本發(fā)明中的結(jié)晶器能充分發(fā)揮其效能，解決了國內(nèi)外五元素以上特殊黃銅薄壁管水平連鑄的技術(shù)難題，使同步器齒環(huán)管可用水平連鑄的方法批量生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，并且縮短了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本，成品率可達(dá)80％，還可根據(jù)用戶需要更換牌號(hào)。
文檔編號(hào)B22D11/04GK1103340SQ9312053
公開日1995年6月7日 申請(qǐng)日期1993年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月1日
發(fā)明者王碧文 申請(qǐng)人:洛陽銅加工廠研究所