銅件制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種銅件制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]銅鑄件在2006年以前一直沿用普通砂型的鑄造方法，然后再進(jìn)行機(jī)加工，由于普通砂型存在工藝粗糙、強(qiáng)度低等缺陷，容易造成夾砂、漲箱等問題，所以鑄件成品率不足85%，并且鑄件所預(yù)留的鑄口以及加工余量過大導(dǎo)致材料的利用率不足25%。另外此類產(chǎn)品有加工工藝復(fù)雜，加工難度大，加工尺寸難以控制，產(chǎn)品表面粗糙度高硬度低等缺點(diǎn)，加工成本自然較高。
[0003]2008年以后一種新的加工工藝代替原有的鑄造工藝，此種工藝就是把銅材料先做成銅棒，再熱擠壓、冷拉成與產(chǎn)品外形相近的型材，然后由鋸床分割成段兒，把多余部分鋸掉，再經(jīng)由銑床、鉆床等設(shè)備加工成型。該工藝較普通鑄造工藝?yán)寐侍岣叩搅?0?50%，但制成的工件外表粗糙度低、硬度高，后續(xù)加工仍然較為復(fù)雜，一些結(jié)構(gòu)繁復(fù)的工件依舊無法用此工藝生產(chǎn)。
[0004]用于電氣行業(yè)尤其是高壓輸電線路的銅件，要求器件表面光滑、內(nèi)部致密、整體導(dǎo)電性能好，而現(xiàn)有的銅件制造工藝制造出的產(chǎn)品難以適應(yīng)現(xiàn)實(shí)需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種銅件制造方法，先預(yù)鑄成型，而后表面經(jīng)噴砂處理，再冷擠壓成型;本發(fā)明所產(chǎn)銅鑄件材料的利用率達(dá)到70%左右，成品率高，產(chǎn)品外部的粗糙度低、強(qiáng)度高，適用于各種復(fù)雜構(gòu)型銅件的生產(chǎn)制造，并且生產(chǎn)效率高、加工工序簡單、工件尺寸標(biāo)準(zhǔn)。
[0006]為解決以上問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
設(shè)計(jì)一種銅件制造方法，包括以下步驟:
(I)預(yù)鑄成型:以砂模法鑄造銅件的對(duì)應(yīng)鑄件毛胚，且使鑄件毛胚設(shè)計(jì)余量為5?10%。
[0007]優(yōu)選的，在步驟(I)中，先制作覆膜砂模，然后進(jìn)行澆注，純銅的澆鑄溫度控制在1150?1200°C，銅合金的澆鑄溫度控制在950?1050°C，澆鑄時(shí)遵循先慢后快的流量控制原則。
[0008]更優(yōu)選的，所述覆膜砂模包括一定數(shù)量的鑄件型腔、鑄液通道、避渣內(nèi)芯和鑄口通道，所述鑄件型腔分布在鑄液通道周圍，并與鑄液通道連通，所述避渣內(nèi)芯分別連通所述鑄液通道和鑄口通道的底部，且其位置低于所述鑄液通道。所述鑄口通道上端位置高于所述鑄件型腔;所述避渣內(nèi)芯為空心型緩沖腔，其上部設(shè)有開口，可使鑄液通道和鑄口通道之間連通。
[0009]本發(fā)明利用液體浮力的自然規(guī)律(銅的密度大于其它雜質(zhì)的密度，因此雜質(zhì)在銅液中呈現(xiàn)漂浮狀態(tài))，將砂模底部設(shè)置了避渣內(nèi)芯，銅液從鑄口通道澆入后需先經(jīng)過避渣內(nèi)芯后流入鑄液通道內(nèi)，進(jìn)而流入鑄件型腔；由于鑄液通道的位置高于避渣內(nèi)芯，所以避渣內(nèi)芯中間從剛開始就留存有一部分銅液，當(dāng)雜質(zhì)流到該處的銅液中時(shí)因?yàn)殂~的密度大浮力大的原因，雜質(zhì)無法進(jìn)入鑄液通道內(nèi)，也就無法流入鑄件型腔內(nèi)，因此能有效地避免鑄件中夾渣的缺陷，也為下一步的精加工打下良好的基礎(chǔ)。
[0010]銅液澆鑄溫度的合理控制是影響鑄件質(zhì)量的重要因素之一:如果澆鑄溫度過高因銅液析出大量氣體及收縮增大，易導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生氣孔、縮孔、表面粗糙甚至裂紋缺陷，同時(shí)縮短產(chǎn)品使用壽命;而澆鑄溫度過低則會(huì)使鑄件產(chǎn)生冷隔、澆不滿或外型輪廓不清等問題。
[0011]澆鑄時(shí)對(duì)銅液流量的控制也同樣重要:一般在正常澆鑄過程中應(yīng)遵循先慢后快的流量控制原則，也就是說在剛開始澆鑄時(shí)銅液的流量小可有效避免雜質(zhì)因流速過快而被銅液裹挾著帶入鑄液通道;如圖3所示:剛開始避渣內(nèi)芯內(nèi)銅液量較少，所產(chǎn)生的浮力較小，如流量過大易將雜質(zhì)沖入鑄液通道，當(dāng)鑄口通道內(nèi)銅液面慢慢高度升高到5?7厘米的高度時(shí)澆鑄流量方可適當(dāng)加大，雖然此時(shí)銅液流量大沖擊力大，但是由于雜質(zhì)的密度較小且液面較深，所產(chǎn)生的浮力較大，所以澆鑄時(shí)大流量引起的沖擊力被因此抵消，夾雜的問題也就迎刃而解了。
[0012]另外:銅液澆鑄時(shí)的流量和溫度在遵循以上的原則基礎(chǔ)上還應(yīng)根據(jù)鑄件壁的厚薄進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，鑄件壁較厚的工件在澆鑄時(shí)應(yīng)適當(dāng)減小流量，銅液溫度也應(yīng)控制在比平均溫度偏低的范圍，原因是由于工件壁較厚，砂模型腔內(nèi)銅液留存量較多，凝固時(shí)間較長，因此易造成鑄件表面粗糙、有縮孔或裂紋等缺陷。相反鑄件壁較薄的工件應(yīng)相應(yīng)加大流量，澆鑄溫度也應(yīng)控制在平均溫度偏上的范圍，因?yàn)殍T件壁較薄，銅液進(jìn)入鑄件型腔冷卻較快、凝固較快，因此澆鑄時(shí)流量過小、溫度較低的話易造成冷隔或澆不滿等缺陷，直接導(dǎo)致成品率下降。
[0013](2)中間處理:固化冷卻后，去除鑄口，并對(duì)鑄件毛胚表面進(jìn)行噴砂處理。
[0014]覆膜砂具備型模強(qiáng)度高并且澆鑄高度高的特點(diǎn)，因此當(dāng)澆鑄時(shí)型腔內(nèi)銅液的壓強(qiáng)也較高，當(dāng)具備以上條件時(shí)，我們設(shè)計(jì)的鑄口要比普通砂型的鑄口小38?45%，這樣即提高了材料利用率也有利于鑄件鑄口的去除。我們可以直接把工件從鑄口上掰下來，同時(shí)避免了切割鑄口造成的材料浪費(fèi)也降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0015]由于銅液溫度在1000攝氏度以上且又在常規(guī)大氣環(huán)境中進(jìn)行澆鑄，鑄件表面易產(chǎn)生氧化層，因此鑄件需要進(jìn)行表面噴砂處理，外型較小的工件可采用自動(dòng)滾動(dòng)噴砂，較大的工件為避免滾動(dòng)中相互磕碰可采用手工噴砂。
[0016](3)冷擠壓成型:把經(jīng)過表面噴砂處理的鑄件毛胚放入相匹配的擠壓模具中，施壓成型，切邊去毛刺，即得。
[0017]如所述鑄件毛胚帶有通孔或空腔，則先放入相匹配的硬質(zhì)金屬模芯后，再放入擠壓模具中施壓成型。在所述擠壓模具結(jié)合部所設(shè)的對(duì)應(yīng)余料槽的空間體積是常規(guī)擠壓模具的余料槽的0.05?0.08倍。
[0018]本發(fā)明鑄造預(yù)成型冷擠壓過程中的鑄件毛胚設(shè)計(jì)余量(廢料)為5?10%，而普通擠壓成型的設(shè)計(jì)余量在30%左右。
[0019]由于純銅的物理性質(zhì)較軟，具有良好的延展性和塑性，易于擠壓成型，并且我們根據(jù)工件的外型結(jié)構(gòu)用覆膜砂先鑄造預(yù)成型，然后再進(jìn)行擠壓加工，此工藝即提高了材料利用率也提高了工件的硬度同時(shí)也更易塑型。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下積極有益效果: (I)本發(fā)明可有效提高銅材料的利用率，減少回料再加工，從而也降低了環(huán)境污染。
[0021](2)本發(fā)明可減少加工環(huán)節(jié)，降低了產(chǎn)品的加工難度，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率，降低能耗。
[0022](3)本發(fā)明可提高產(chǎn)品的內(nèi)在品質(zhì)(增加銅件致密度，提高強(qiáng)度)，減小產(chǎn)品外形尺寸誤差，提高了成品率。
[0023](4)本發(fā)明采用表面噴砂工藝去除了表皮氧化層，從而達(dá)到了后續(xù)冷擠壓的技術(shù)要求。采用冷擠壓成型