無(wú)鉛易切削黃銅管的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種力學(xué)性能優(yōu)異、致密度高、切削性能好的無(wú)鉛易切削黃銅管的生產(chǎn)方法，包括將下述質(zhì)量百分比的原料Cu60～66％、Bi0.1～0.6％、Sn0.1～0.5％、Fe0.02～0.07％、Al0.2～0.8％、變質(zhì)劑<0.0038％、Si0.2～0.3％、Ni<0.15％、Pb<0.15％，其余為Zn及總量不大于0.5%的雜質(zhì)引鑄成實(shí)心引鑄棒→實(shí)心引鑄棒擠壓成銅管→拉伸→退火→成品銅管檢驗(yàn)→成品銅管入庫(kù)的步驟。
【專利說(shuō)明】
無(wú)鉛易切削黃銅管的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種水暖衛(wèi)浴零部件及生產(chǎn)方法，特別涉及一種無(wú)鉛易切削黃銅管的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鉛黃銅具有優(yōu)良的冷熱加工性能、極好的切削性能和自潤(rùn)滑等特點(diǎn)，能滿足各種形狀零部件的鑄造、鍛造、機(jī)加工、拋光等工藝，因此鉛黃銅被廣泛應(yīng)用于電子電訊、家電、航天航空、汽車、五金裝飾、船舶制造以及衛(wèi)浴水暖等行業(yè)。但是，鉛屬于有毒元素，在使用過(guò)程中，容易從基體中脫離，并且在后續(xù)的加工以及產(chǎn)品廢棄過(guò)程中，鉛都會(huì)以各種途徑進(jìn)入人體，嚴(yán)重危害人體的健康，對(duì)人造血、神經(jīng)系統(tǒng)(特別是兒童的腎及其它器官)損害很大，目前，美國(guó)、英國(guó)等先進(jìn)國(guó)家已在法律方面嚴(yán)禁含鉛的飲用水黃銅閥門或管件的銷售。當(dāng)鉛含量過(guò)低，黃銅的切削性能受到很大影響，嚴(yán)重影響黃銅的后續(xù)加工。
[0003]目前，我國(guó)市場(chǎng)上替代鉛黃銅的無(wú)鉛環(huán)保黃銅使用量相對(duì)較多的主要有鉍黃銅和硅黃銅。鉍黃銅的切削性能比較接近鉛黃銅，但鉍黃銅卻存在明顯的缺點(diǎn)，即對(duì)冷卻速度有很高的敏感性，容易造成開(kāi)裂，另一方面無(wú)鉛鉍黃銅焊接性能差，因此給零部件加工帶來(lái)難度，這是因?yàn)殂G黃銅在300?450°C (中溫)之間有很嚴(yán)重的熱脆現(xiàn)象，在這一溫度段的焊接頭很容易開(kāi)裂，其可靠性很值得懷疑；同時(shí)無(wú)鉛鉍黃銅在后續(xù)金屬切削加工時(shí)，如果冷卻不好也容易產(chǎn)生熱裂，所以鉍黃銅很難獲得廣泛的推廣和使用。作為鉛黃銅另一種替代品的硅黃銅，其優(yōu)點(diǎn)是熱加工性能好，可焊性好，也有優(yōu)良的抗脫鋅性能和抗應(yīng)力腐蝕性能，但切削性能與鉍黃銅相差較多，冷加工效率低，切削時(shí)刀具易磨損;該無(wú)鉛硅黃銅，其中的銅添加量較高，一般達(dá)73?77%左右，甚至更高至79?83%，因此，原料成本也比鉍黃銅高得多。
[0004]中國(guó)專利號(hào)為ZL: 201110006965.8公開(kāi)一種無(wú)鉛易切削耐腐蝕硅鉍黃銅合金，該合金由以下質(zhì)量百分比的各組分組成:Cu60.0%?65.0%，Si0.6%?1.8%，Bi0.2%?1.5%，Α10.02%?0.5% ,Ni+Mn+Sn<1.5%，鑭鈰合金0.01 %?0.5%，B0.002%?0.02%，其余為鋅及總量不大于0.5%的雜質(zhì)。該專利研究人員在含有硅元素的黃銅基體中添加鉍，以改善黃銅的切削性能、熱加工性能和抗應(yīng)力腐蝕性能，防止材料的應(yīng)力腐蝕的開(kāi)裂。但是，上述專利為了顯著改善基體的切削性能，其成分中硅含量都在0.4%以上，導(dǎo)致材料硬度顯著增大，嚴(yán)重降低基體的切削性能，影響材料的使用性能，另外，上述專利加入含量>0.6%的Bi，不僅浪費(fèi)材料成本容易形成不連續(xù)點(diǎn)狀分布在基體中，容易引起熱脆，影響材料的整體性能。基于此現(xiàn)狀，本公司開(kāi)展了對(duì)無(wú)鉛易切削黃銅管的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種力學(xué)性能優(yōu)異、致密度高、切削性能好的無(wú)鉛易切削黃銅管的配方及其生產(chǎn)方法。
[0006]為解決此技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取以下方案:擠壓拉制黃銅管的生產(chǎn)方法，包括將下述質(zhì)量百分比的原料(:1160?66%、810.1?0.6%、5110.1?0.5%、卩60.02?0.07%^10.2?0.8%、變質(zhì)劑〈0.0038%、5丨0.2?0.3%、祖〈0.15%、？13〈0.15%，其余為211及總量不大于
0.5%的雜質(zhì)引鑄成實(shí)心引鑄棒—實(shí)心引鑄棒擠壓成銅管—拉伸—退火—成品銅管檢驗(yàn)—成品銅管入庫(kù)的步驟;其中:所述引鑄實(shí)心引鑄棒的步驟，包括:
1)在工頻爐中先加入100?150Kg的無(wú)鉛硅黃銅肩，所述無(wú)鉛硅黃銅肩總加入量為總原料的20%，所述無(wú)鉛硅黃銅肩中含有N1、Pb及Fe，因此后續(xù)制備工藝中無(wú)需加入，如果后續(xù)爐前取樣檢測(cè)成分發(fā)現(xiàn)Fe含量不在0.02?0.07%比例范圍內(nèi)的話再補(bǔ)入銅鐵合金或者沖淡Fe含量，將已敲碎的粒度控制在2cm內(nèi)的工業(yè)硅，裝入合適直徑的銅管內(nèi)，分成若干份，置于坩禍底部的銅肩上，再加入200?300kg的無(wú)鉛硅黃銅肩覆蓋，撒上2.5kg熔煉清渣劑，最后在表面覆蓋上厚度為3~5cm的煅燒木炭，打380V的高壓，讓銅肩和工業(yè)硅等原料充分溶解；
2)繼續(xù)加入余量無(wú)鉛硅黃銅肩，充分?jǐn)嚢璩砂肴廴跔顟B(tài)后，在低溫狀態(tài)下依次加入占上述總原料37?39%的0#鋅、0.1?0.5%的錫錠、0.1?0.6%的鉍錠；
3)加入占總原料60?66%的電解銅，當(dāng)電解銅溶解3/4后，加入預(yù)熱好的占總原料0.2?
0.8%招錠，借助合金化過(guò)程中產(chǎn)生大量熱量來(lái)促進(jìn)余下電解銅的溶解；
4)用鐘罩將可以改善引鑄棒光澤的銅鎂中間合金壓入銅液底部，充分?jǐn)嚢?，銅鎂合金加入量為總原料比例的0.003-0.006%；
5)當(dāng)全部原料完全溶解完后，加熱到噴火狀態(tài)，靜置10?15分鐘后，取樣進(jìn)行成分分析，根據(jù)成分測(cè)試結(jié)果，重新調(diào)整銅液成分，如果測(cè)出Fe元素成分占總原料比例不在0.02?0.07%范圍內(nèi)的話，則需要用銅鐵合金進(jìn)行微量補(bǔ)償，而其他主要元素都以純金屬進(jìn)行補(bǔ)料，直至滿足成分要求為止，繼而扒渣g取光杯，判斷熔體的流動(dòng)性；
6 )再次升溫至噴火狀態(tài)，靜置5?9min，使得雜質(zhì)上浮，扒渣、靜置；
7)加入占總原料比例不大于0.0038%的變質(zhì)細(xì)化劑，所述變質(zhì)細(xì)化劑為B或Ti或Zr或任意兩者與三者以任意比混合而成，充分?jǐn)嚢??3min，靜置8?1min;
8)取樣進(jìn)行拋光并進(jìn)行結(jié)晶分析，若拋光面雜質(zhì)點(diǎn)數(shù)和結(jié)晶組織形態(tài)兩者都滿足要求，即可引鑄，反之，繼續(xù)做精煉處理，直至滿足精煉要求；
9)將滿足精煉要求的含Pb及Ni量都小于0.15%的銅液倒入保溫爐中，將結(jié)晶器安裝到保溫爐上，安裝時(shí)，用牽引棒對(duì)正中心，以保證與牽引機(jī)水平；
10)最后用牽引機(jī)開(kāi)始引鑄，開(kāi)始引鑄前應(yīng)將保溫爐中的銅水溫度升到小噴火，工業(yè)電壓為250?300V電壓，同時(shí)給水冷套中送入少量水，水量為2.5L/s，準(zhǔn)備工作做好后開(kāi)始引棒，剛開(kāi)始引棒時(shí)牽引機(jī)速度調(diào)慢至40?60mm/min，直到引棒成功，引棒成功后將電壓降到180?240V，調(diào)整牽引機(jī)速度調(diào)至60?80mm/min，并打開(kāi)冷卻水開(kāi)關(guān)，水量為5.0L/s，引棒長(zhǎng)度達(dá)到一米以上可將拉速調(diào)整到工藝要求的速度80?100mm/min，待引棒正常后，將牽引機(jī)同步鋸調(diào)整到需要鋸切的長(zhǎng)度，將長(zhǎng)銅棒鋸短成可以用來(lái)擠壓的短引鑄棒；
所述實(shí)心引鑄棒擠壓成銅管的步驟是將上述短引鑄棒盛在擠壓裝置內(nèi)并利用擠壓裝置對(duì)短引鑄棒施加外力使之從擠壓裝置的擠壓模孔流出，從而獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法；
所述拉伸是對(duì)上述擠壓出的銅管坯料施加拉力，使其通過(guò)?？祝瑢?shí)現(xiàn)塑性變形的過(guò)程，是一種生產(chǎn)成品管、捧材的加工方法。
[0007]進(jìn)一步改進(jìn)的是:所述擠壓裝置包括擠壓筒、擠壓模、擠壓墊、擠壓軸及穿孔芯桿，所述擠壓筒內(nèi)具有可容置被擠壓制品的擠壓孔，擠壓墊同軸活動(dòng)穿套于擠壓孔內(nèi)，擠壓筒的內(nèi)壁與擠壓墊的外壁之間具有間隙以使成品銅管向前擠出，擠壓軸設(shè)于擠壓孔內(nèi)所述擠壓墊的后端，穿孔芯桿依次穿過(guò)擠壓軸和擠壓墊與擠壓軸和擠壓墊同軸心設(shè)置，擠壓軸與穿孔芯桿的自由端與推壓驅(qū)動(dòng)裝置相連動(dòng)并通過(guò)推壓驅(qū)動(dòng)裝置可同時(shí)前進(jìn)或后退，所述擠壓模設(shè)于擠壓筒的出口端即擠壓筒遠(yuǎn)離擠壓軸的那一端，所述擠壓模上設(shè)有可將被擠壓制品擠出的擠壓?？祝鰯D壓?？拙哂羞M(jìn)料端與成品端，進(jìn)料端與擠壓筒的出口端相連接。
[0008]進(jìn)一步改進(jìn)的是:所述步驟5)中噴火的溫度為1000?1150°C。
[0009]通過(guò)采用前述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用特定的配方成分、特定的配比、特定的制備方法制備無(wú)鉛易切削黃銅管的生產(chǎn)方法，在生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格控制各原料的添加順序，避免各原料有效成分的燒損，配方中的硅含量在0.3%以下，在該硅含量的配比中添加0.1?0.6%的鉍，不僅顯著改善了基體的切削性能，也不會(huì)導(dǎo)致材料硬度顯著變大，在減少鉍材料成本的同時(shí)還避免了過(guò)多的鉍在基體中形成不連續(xù)點(diǎn)狀分布的現(xiàn)象，引起熱脆，影響材料的整體性能的缺陷，與現(xiàn)有技術(shù)相比，除了有較好性價(jià)比外，它有鉍黃銅和硅黃銅的優(yōu)點(diǎn)，而相對(duì)而言又克服了他們的缺點(diǎn)。通過(guò)選擇最適當(dāng)?shù)奶砑恿恳缘玫嚼鄯e效果，確保合金材料有優(yōu)良的切削性能，抗腐蝕性能，冷熱加工性能和力學(xué)性能。與現(xiàn)有的鉍黃銅、鉛黃銅、硅黃銅相比是一種綜合性能較好的易切削材料。且本發(fā)明硅鉍黃銅顯著降低鉛對(duì)人體的危害，硅在黃銅中的鋅當(dāng)量為10，其添加量應(yīng)該以保留和相，并出現(xiàn)少量的相為宜，這樣有利于在基體中形成彌散質(zhì)點(diǎn)，提高產(chǎn)品的切削性能。
[0010]生產(chǎn)中加入了Fe具有促進(jìn)形核作用，加入適宜的Fe元素對(duì)于細(xì)化劑的形核作用起到積極作用;含量過(guò)低，細(xì)化效果不明顯，含量過(guò)高，容易引起硬質(zhì)點(diǎn)增生，影響拋光質(zhì)量，所以控制其含量為0.02-0.08% ο
[0011]本發(fā)明所使用的B、T1、Zr變質(zhì)劑，可消除粗大柱狀晶，顯著細(xì)化晶粒，并且消除裂紋、麻點(diǎn)、氣孔等現(xiàn)象。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為HPb59-l鉛黃銅斷肩圖；
圖2為本發(fā)明無(wú)鉛易切削黃銅斷肩圖；
圖3是普通硅黃銅末變質(zhì)組織圖；
圖4是普通硅黃銅變質(zhì)組織圖；
圖5是易切削硅鉍黃銅的配方變質(zhì)組織圖。
[0013]圖6是本發(fā)明實(shí)施例擠壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]現(xiàn)結(jié)合和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015]實(shí)施例一:
本發(fā)明實(shí)施例一公開(kāi)一種無(wú)鉛易切削黃銅管的配方，由下述質(zhì)量百分比的原料組成:(:1161.31%、810.321%、5110.157%、卩60.02%、厶10.568%、硼元素0.0036%、510.27%、N1.12%、Pb0.061 %、Zn37.13%及總量0.0394%的雜質(zhì)。
[0016]上述原料配比生產(chǎn)無(wú)鉛易切削黃銅管的生產(chǎn)方法，包括如下步驟:引鑄實(shí)心引鑄棒—實(shí)心引鑄棒擠壓成銅管4拉伸4退火4成品銅管檢驗(yàn)4成品銅管入庫(kù)；其中:所述引鑄實(shí)心引鑄棒的步驟，包括:
1)在工頻爐中先加入10Kg的無(wú)鉛硅黃銅肩，所述無(wú)鉛硅黃銅肩總加入量為總原料的20%，所述無(wú)鉛硅黃銅肩中含有N1、Pb及Fe，因此后續(xù)制備工藝中無(wú)需加入，如果后續(xù)爐前取樣檢測(cè)成分發(fā)現(xiàn)Fe含量不是占總原料的0.02%的話再補(bǔ)入銅鐵合金或者沖淡Fe含量，將已敲碎的粒度控制在2cm內(nèi)的工業(yè)硅，裝入合適直徑的銅管內(nèi)，分成若干份，置于坩禍底部的銅肩上，再加入200kg的無(wú)鉛硅黃銅肩覆蓋，撒上2.5kg熔煉清渣劑，此處的熔煉清渣劑直接采購(gòu)上海旺南金屬熔劑有限公司的產(chǎn)品，為公知產(chǎn)品，這里不做詳細(xì)說(shuō)明，最后在表面覆蓋上厚度為3cm的煅燒木炭，打380V的高壓，讓銅肩和工業(yè)硅等原料充分溶解；
2)繼續(xù)加入余量無(wú)鉛硅黃銅肩，充分?jǐn)嚢璩砂肴廴跔顟B(tài)后，在低溫狀態(tài)下依次加入占上述總原料37.13%的0#鋅、0.157%的錫錠、0.321%的鉍錠；
3)加入占總原料61.31%的電解銅，當(dāng)電解銅溶解3/4后，加入預(yù)熱好的占總原料0.568%鋁錠，借助合金化過(guò)程中產(chǎn)生大量熱量來(lái)促進(jìn)余下電解銅的溶解；
4)用鐘罩將可以改善引鑄棒光澤的銅鎂中間合金壓入銅液底部，充分?jǐn)嚢?，銅鎂合金加入量為總原料比例的0.003%；
5)當(dāng)全部原料完全溶解完后，加熱到噴火狀態(tài)，所述噴火的溫度為100tC，靜置10分鐘后，取樣進(jìn)行成分分析，根據(jù)成分測(cè)試結(jié)果，重新調(diào)整銅液成分，如果測(cè)出Fe元素成分占總原料不是0.02%的話，則需要用銅鐵合金進(jìn)行微量補(bǔ)償，而其他主要元素都以純金屬進(jìn)行補(bǔ)料，直至滿足成分要求為止，繼而扒渣g取光杯，判斷熔體的流動(dòng)性；
6 )再次升溫至噴火狀態(tài)，靜置9min，使得雜質(zhì)上浮，扒渣、靜置；
7)加入占總原料0.036%的以硼元素占主導(dǎo)元素的變質(zhì)細(xì)化劑，充分?jǐn)嚢??3min，靜置8?1min;
8)取樣進(jìn)行拋光并進(jìn)行結(jié)晶分析，若拋光面雜質(zhì)點(diǎn)數(shù)和結(jié)晶組織形態(tài)兩者都滿足要求，即可引鑄，反之，繼續(xù)做精煉處理，直至滿足精煉要求；
9)將滿足精煉要求的含Pb及Ni量都符合要求的銅液倒入保溫爐中，將結(jié)晶器安裝到保溫爐上，安裝時(shí)，用牽引棒對(duì)正中心，以保證與牽引機(jī)水平；
10)最后用牽引機(jī)開(kāi)始引鑄，開(kāi)始引鑄前應(yīng)將保溫爐中的銅水溫度升到小噴火，工業(yè)電壓為250V電壓，同時(shí)給水冷套中送入少量水，水量為2.5L/s，準(zhǔn)備工作做好后開(kāi)始引棒，剛開(kāi)始引棒時(shí)牽引機(jī)速度調(diào)慢至40mm/min，直到引棒成功，引棒成功后將電壓降到180?240V，調(diào)整牽引機(jī)速度調(diào)至80mm/min，并打開(kāi)冷卻水開(kāi)關(guān)，水量為5.0L/S，引棒長(zhǎng)度達(dá)到一米以上可將拉速調(diào)整到工藝要求的速度100mm/min，待引棒正常后，將牽引機(jī)同步鋸調(diào)整到需要鋸切的長(zhǎng)度，將長(zhǎng)銅棒鋸短成可以用來(lái)擠壓的短引鑄棒；
所述實(shí)心引鑄棒擠壓成銅管的步驟是將上述短引鑄棒盛在擠壓裝置內(nèi)并利用擠壓裝置對(duì)短引鑄棒施加外力使之從擠壓裝置的擠壓模孔流出，從而獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法;所述拉伸是對(duì)上述擠壓出的銅管坯料施加拉力，使其通過(guò)?？?，實(shí)現(xiàn)塑性變形的過(guò)程，是一種生產(chǎn)成品管、捧材的加工方法。
[0017]如圖6所示，所述擠壓裝置包括擠壓筒1、擠壓模2、擠壓墊3、擠壓軸4及穿孔芯桿5，所述擠壓筒I內(nèi)具有可容置被擠壓制品的擠壓孔，擠壓墊3同軸活動(dòng)穿套于擠壓孔內(nèi)，擠壓筒I的內(nèi)壁與擠壓墊3的外壁之間具有間隙以使成品銅管向前擠出，擠壓軸4設(shè)于擠壓孔內(nèi)所述擠壓墊3的后端，穿孔芯桿5依次穿過(guò)擠壓軸4和擠壓墊3與擠壓軸4和擠壓墊3同軸心設(shè)置，擠壓軸4與穿孔芯桿5的自由端與推壓驅(qū)動(dòng)裝置相連動(dòng)并通過(guò)推壓驅(qū)動(dòng)裝置可同時(shí)前進(jìn)或后退，所述擠壓模2設(shè)于擠壓筒I的出口端即擠壓筒I遠(yuǎn)離擠壓軸4的那一端，所述擠壓模2上設(shè)有可將被擠壓制品擠出的擠壓?？?1，所述擠壓?？?1具有進(jìn)料端與成品端，進(jìn)料端與擠壓筒I的出口端相連接。
[0018]工作時(shí)，擠壓墊3和穿孔芯桿5在擠壓軸4的推動(dòng)下在擠壓筒I中前行，穿孔芯桿5的前端穿過(guò)被擠引鑄棒I，(被擠壓引鑄棒需加熱至720 °C?7600C )直達(dá)擠壓筒I的中心，被擠引鑄棒I’在擠壓墊2的推動(dòng)作用下前行，由于擠壓筒I的內(nèi)壁與擠壓墊3的周沿之間留有
1.6mm?2.0mm的間隙，推動(dòng)過(guò)程中，此間隙被引鑄棒的表層補(bǔ)充，擠壓完成后，引鑄棒表層被留在了擠壓筒I內(nèi)，表層可通過(guò)清理墊將其清出，而去除表層的引鑄棒則由擠壓筒I的出口端被擠進(jìn)擠壓模2的進(jìn)料端，最后由擠壓模2的出成品端擠出成品銅管2’。
[0019]所述拉伸是對(duì)上述擠壓出的銅管坯料施加拉力，使其通過(guò)?？祝瑢?shí)現(xiàn)塑性變形的過(guò)程，是一種生產(chǎn)成品管、捧材的加工方法。
[0020]銅管退火的目的與其他合金材料一樣，都是借助于一定的熱能來(lái)改變其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，以獲得所需要的使用性能和工藝性能。
[0021]在銅管生產(chǎn)中，毛坯管每拉伸一次，退一次火就是細(xì)化晶粒的過(guò)程，銅管的晶粒越細(xì)化，其物理性能和抗脫鋅耐腐蝕性能就越好。
[0022]本發(fā)明采用特定的配方成分、特定的配比、特定的制備方法制備無(wú)鉛易切削黃銅管的生產(chǎn)方法，配方中的娃含量在0.3%以下，在該娃含量的配比中添加0.1?0.6%的祕(mì)，不僅顯著改善了基體的切削性能，也不會(huì)導(dǎo)致材料硬度顯著變大，在減少鉍材料成本的同時(shí)還避免了過(guò)多的鉍在基體中形成不連續(xù)點(diǎn)狀分布的現(xiàn)象，引起熱脆，影響材料的整體性能的缺陷，與現(xiàn)有技術(shù)相比，除了有較好性價(jià)比外，它有鉍黃銅和硅黃銅的優(yōu)點(diǎn)，而相對(duì)而言又克服了他們的缺點(diǎn)。通過(guò)選擇最適當(dāng)?shù)奶砑恿恳缘玫嚼鄯e效果，確保合金材料有優(yōu)良的切削性能，抗腐蝕性能，冷熱加工性能和力學(xué)性能。與現(xiàn)有的鉍黃銅、鉛黃銅、硅黃銅相比是一種綜合性能較好的易切削材料。且本發(fā)明硅鉍黃銅有益于人體的健康吸收，顯著降低鉛對(duì)人體的危害，硅在黃銅中的鋅當(dāng)量為10?12，其添加量應(yīng)該以保留和相，并出現(xiàn)少量的相為宜，這樣有利于在基體中形成彌散質(zhì)點(diǎn)，提高產(chǎn)品的切削性能。
[0023]配方中加入了Fe具有促進(jìn)形核作用，加入適宜的Fe元素對(duì)于細(xì)化劑的形核作用起到積極作用;含量過(guò)低，細(xì)化效果不明顯，含量過(guò)高，容易引起硬質(zhì)點(diǎn)增生，影響拋光質(zhì)量，所以控制其含量為0.02-0.08% ο
[0024]本發(fā)明所使用的B、T1、Zr變質(zhì)劑，可消除粗大柱狀晶，顯著細(xì)化晶粒，并且消除裂紋、麻點(diǎn)、氣孔等現(xiàn)象。
[0025]鉍和鉛一樣都是在熔融狀態(tài)下和銅無(wú)限互溶，但在固態(tài)時(shí)卻幾乎不固溶的元素。鉍脆且熔點(diǎn)較低，在合金中形成脆而不硬的彌散小質(zhì)點(diǎn)，因此鉍的存在可以視為合金基體中產(chǎn)生的微小空間，從而割斷了基體的連續(xù)性，加上黃銅基體中存在相和微量的相，兩者都能夠成為應(yīng)力集中源，產(chǎn)生所謂的“切口效應(yīng)”，構(gòu)成許多弱化微區(qū)，改善切削性能。從圖1可以看出:Hpb59-l銅肩形狀為細(xì)碎的長(zhǎng)針狀，如圖2所示，而無(wú)鉛易切削黃銅斷肩除了有細(xì)碎的長(zhǎng)針狀，還有一部分是小片狀和螺旋狀，整體切削力不大，加工表面光滑，滿足要求。
[0026]本發(fā)明的橫截面硬質(zhì)點(diǎn)個(gè)數(shù)滿足O級(jí)要求(個(gè)數(shù)〈I)。
[0027]圖3、圖4和圖5為硅黃銅和硅鉍黃銅的結(jié)晶組織。從圖3可見(jiàn)，未經(jīng)過(guò)變質(zhì)的硅黃銅(硅含量0.3?0.6，無(wú)鉍元素)邊緣呈現(xiàn)出粗大的柱狀晶，中部為明顯的粗晶形態(tài)，這種組織形態(tài)致密度低，力學(xué)性能差，容易導(dǎo)致后續(xù)加工的開(kāi)裂現(xiàn)象；圖4則為硅黃銅(硅含量0.3?
0.6%，無(wú)鉍元素)經(jīng)過(guò)變質(zhì)處理的組織圖，整體晶粒相對(duì)未變質(zhì)來(lái)說(shuō)，晶粒細(xì)小了很多，但還是顯現(xiàn)出粗晶形態(tài)；圖5則為無(wú)鉛易切削黃銅管的生產(chǎn)方法的結(jié)晶組織，從圖可以看到:組織外測(cè)為較大(厚度約為1mm)的連續(xù)均勻的粗晶環(huán)，中部為肉眼難以判斷、均勻致密的細(xì)晶區(qū)，其精煉效果優(yōu)異，引鑄棒重熔時(shí)，晶粒細(xì)小，不會(huì)發(fā)生晶粒粗大而導(dǎo)致開(kāi)裂現(xiàn)象。
[0028]實(shí)施例二:
本發(fā)明公開(kāi)一種無(wú)鉛易切削黃銅管的配方，由下述質(zhì)量百分比的原料組成:0160.12%、810.365%、5110.138%、卩60.031%、厶10.562%、鈦元素0.0025%、510.21%、N1.012%、Pb0.125%、Ζη38.43%及0.0045%的雜質(zhì)。
[0029]上述原料配比生產(chǎn)無(wú)鉛易切削黃銅管的生產(chǎn)方法，包括如下步驟:引鑄實(shí)心引鑄棒—實(shí)心引鑄棒擠壓成銅管—拉伸—退火—成品銅管檢驗(yàn)—成品銅管入庫(kù)；其中:所述引鑄實(shí)心引鑄棒的步驟，包括:
1)在工頻爐中先加入125Kg的無(wú)鉛硅黃銅肩，所述無(wú)鉛硅黃銅肩總加入量為總原料的20%，所述無(wú)鉛硅黃銅肩中含有N1、Pb及Fe，因此后續(xù)制備工藝中無(wú)需加入，如果后續(xù)爐前取樣檢測(cè)成分發(fā)現(xiàn)Fe含量不是占總原料的0.031%的話再補(bǔ)入銅鐵合金或者沖淡Fe含量，將已敲碎的粒度控制在2cm內(nèi)的工業(yè)硅，裝入合適直徑的銅管內(nèi)，分成若干份，置于坩禍底部的銅肩上，再加入250kg的無(wú)鉛硅黃銅肩覆蓋，撒上2.5kg熔煉清渣劑，最后在表面覆蓋上厚度為4cm的煅燒木炭，打380V的高壓，讓銅肩和工業(yè)硅等原料充分溶解；
2)繼續(xù)加入余量無(wú)鉛硅黃銅肩，充分?jǐn)嚢璩砂肴廴跔顟B(tài)后，在低溫狀態(tài)下依次加入占上述總原料38.43%的0#鋅、0.138%的錫錠、0.365%的鉍錠；
3)加入占總原料60.12%的電解銅，當(dāng)電解銅溶解3/4后，加入預(yù)熱好的占總原料0.562%鋁錠，借助合金化過(guò)程中產(chǎn)生大量熱量來(lái)促進(jìn)余下電解銅的溶解；
4)用鐘罩將可以改善引鑄棒光澤的銅鎂中間合金壓入銅液底部，充分?jǐn)嚢?，銅鎂合金加入量為總原料比例的0.0045%;
5)當(dāng)全部原料完全溶解完后，加熱到噴火狀態(tài)，所述噴火的溫度為1100°C，靜置10?15分鐘后，取樣進(jìn)行成分分析，根據(jù)成分測(cè)試結(jié)果，重新調(diào)整銅液成分，如果測(cè)出Fe元素成分占總原料不是0.031%的話，則需要用銅鐵合金進(jìn)行微量補(bǔ)償，而其他主要元素都以純金屬進(jìn)行補(bǔ)料，直至滿足成分要求為止，繼而扒渣g取光杯，判斷熔體的流動(dòng)性；
6 )再次升溫至噴火狀態(tài)，靜置5?9min，使得雜質(zhì)上浮，扒渣、靜置；
7)加入占總原料比例0.0025%鈦元素變質(zhì)細(xì)化劑，充分?jǐn)嚢??3min，靜置8?1min；
8)取樣進(jìn)行拋光并進(jìn)行結(jié)晶分析，若拋光面雜質(zhì)點(diǎn)數(shù)和結(jié)晶組織形態(tài)兩者都滿足要求，即可引鑄，反之，繼續(xù)做精煉處理，直至滿足精煉要求；
9)將滿足精煉要求的含Pb及Ni量都滿足要求的銅液倒入保溫爐中，將結(jié)晶器安裝到保溫爐上，安裝時(shí)，用牽引棒對(duì)正中心，以保證與牽引機(jī)水平；
10)最后用牽引機(jī)開(kāi)始引鑄，開(kāi)始引鑄前應(yīng)將保溫爐中的銅水溫度升到小噴火，工業(yè)電壓為280V電壓，同時(shí)給水冷套中送入少量水，水量為2.5L/s，準(zhǔn)備工作做好后開(kāi)始引棒，剛開(kāi)始引棒時(shí)牽引機(jī)速度調(diào)慢至50mm/min，直到引棒成功，引棒成功后將電壓降到220V，調(diào)整牽引機(jī)速度調(diào)至70mm/min，并打開(kāi)冷卻水開(kāi)關(guān)，水量為5.0L/s，引棒長(zhǎng)度達(dá)到一米以上可將拉速調(diào)整到工藝要求的速度70mm/min，待引棒正常后，將牽引機(jī)同步鋸調(diào)整到需要鋸切的長(zhǎng)度，將長(zhǎng)銅棒鋸短成可以用來(lái)擠壓的短引鑄棒；
所述實(shí)心引鑄棒擠壓成銅管的步驟是將上述短引鑄棒盛在擠壓裝置內(nèi)并利用擠壓裝置對(duì)短引鑄棒施加外力使之從擠壓裝置的擠壓模孔流出，從而獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法；
所述拉伸是對(duì)上述擠壓出的銅管坯料施加拉力，使其通過(guò)?？?，實(shí)現(xiàn)塑性變形的過(guò)程，是一種生產(chǎn)成品管、捧材的加工方法。所述擠壓裝置為上述實(shí)施例一中公開(kāi)的擠壓裝置。
[0030]實(shí)施例三:
本發(fā)明公開(kāi)一種無(wú)鉛易切削黃銅管的配方，由下述質(zhì)量百分比的原料組成:0160.04%、810.348%、5110.137%、卩60.032%、厶10.560%、變質(zhì)劑0.0034%、510.23%、N1.007%、Pb0.122%、Zn38.52%及總量不大于0.0006%的雜質(zhì)。
[0031]所述變質(zhì)劑為硼元素、鈦元素、鋯元素三者以任一混合比混合而成的混合物。
[0032]上述原料配比生產(chǎn)無(wú)鉛易切削黃銅管的生產(chǎn)方法，包括如下步驟:包括如下步驟:引鑄實(shí)心引鑄棒—實(shí)心引鑄棒擠壓成銅管—拉伸—退火—成品銅管檢驗(yàn)—成品銅管入庫(kù)；其中:所述引鑄實(shí)心引鑄棒的步驟，包括:
1)在工頻爐中先加入150Kg的無(wú)鉛硅黃銅肩，所述無(wú)鉛硅黃銅肩總加入量為總原料的20%，所述無(wú)鉛硅黃銅肩中含有N1、Pb及Fe，因此后續(xù)制備工藝中無(wú)需加入，如果后續(xù)爐前取樣檢測(cè)成分發(fā)現(xiàn)Fe含量不是占總原料0.032 %的話再補(bǔ)入銅鐵合金或者沖淡Fe含量，將已敲碎的粒度控制在2cm內(nèi)的工業(yè)硅，裝入合適直徑的銅管內(nèi)，分成若干份，置于坩禍底部的銅肩上，再加入300kg的無(wú)鉛硅黃銅肩覆蓋，撒上2.5kg熔煉清渣劑，最后在表面覆蓋上厚度為5cm的煅燒木炭，打380V的高壓，讓銅肩和工業(yè)硅等原料充分溶解；
2)繼續(xù)加入余量無(wú)鉛硅黃銅肩，充分?jǐn)嚢璩砂肴廴跔顟B(tài)后，在低溫狀態(tài)下依次加入占上述總原料38.52%的0#鋅、0.137%的錫錠、0.348%的鉍錠；
3)加入占總原料60.04%的電解銅，當(dāng)電解銅溶解3/4后，加入預(yù)熱好的占總原料0.560%鋁錠，借助合金化過(guò)程中產(chǎn)生大量熱量來(lái)促進(jìn)余下電解銅的溶解；
4)用鐘罩將可以改善引鑄棒光澤的銅鎂中間合金壓入銅液底部，充分?jǐn)嚢?，銅鎂合金加入量為總原料比例的0.006%；
5)當(dāng)全部原料完全溶解完后，加熱到噴火狀態(tài)，靜置10?15分鐘后，取樣進(jìn)行成分分析，根據(jù)成分測(cè)試結(jié)果，重新調(diào)整銅液成分，如果測(cè)出Fe元素成分占總原料比例不是0.031%的話，則需要用銅鐵合金進(jìn)行微量補(bǔ)償，而其他主要元素都以純金屬進(jìn)行補(bǔ)料，直至滿足成分要求為止，繼而扒渣g取光杯，判斷熔體的流動(dòng)性；
6 )再次升溫至噴火狀態(tài)，靜置5?9min，使得雜質(zhì)上浮，扒渣、靜置；
7)加入占總原料0.0034%的變質(zhì)細(xì)化劑，所述變質(zhì)細(xì)化劑為B或Ti或Zr或任意兩者與三者以任意比混合而成，充分?jǐn)嚢??3min，靜置8?1min;
8)取樣進(jìn)行拋光并進(jìn)行結(jié)晶分析，若拋光面雜質(zhì)點(diǎn)數(shù)和結(jié)晶組織形態(tài)兩者都滿足要求，即可引鑄，反之，繼續(xù)做精煉處理，直至滿足精煉要求；
9)將滿足精煉要求的含Pb及Ni量都小于0.15%的銅液倒入保溫爐中，將結(jié)晶器安裝到保溫爐上，安裝時(shí)，用牽引棒對(duì)正中心，以保證與牽引機(jī)水平； 10)最后用牽引機(jī)開(kāi)始引鑄，開(kāi)始引鑄前應(yīng)將保溫爐中的銅水溫度升到小噴火，工業(yè)電壓為300V電壓，同時(shí)給水冷套中送入少量水，水量為2.5L/S，準(zhǔn)備工作做好后開(kāi)始引棒，剛開(kāi)始引棒時(shí)牽引機(jī)速度調(diào)慢至60mm/min，直到引棒成功，引棒成功后將電壓降到240V，調(diào)整牽引機(jī)速度調(diào)至80mm/min，并打開(kāi)冷卻水開(kāi)關(guān)，水量為5.0L/s，引棒長(zhǎng)度達(dá)到一米以上可將拉速調(diào)整到工藝要求的速度100mm/min，待引棒正常后，將牽引機(jī)同步鋸調(diào)整到需要鋸切的長(zhǎng)度，將長(zhǎng)銅棒鋸短成可以用來(lái)擠壓的短引鑄棒；
所述實(shí)心引鑄棒擠壓成銅管的步驟是將上述短引鑄棒盛在擠壓裝置內(nèi)并利用擠壓裝置對(duì)短引鑄棒施加外力使之從擠壓裝置的擠壓?？琢鞒?，從而獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法;所述拉伸是對(duì)上述擠壓出的銅管坯料施加拉力，使其通過(guò)?？祝瑢?shí)現(xiàn)塑性變形的過(guò)程，是一種生產(chǎn)成品管、捧材的加工方法。所述擠壓裝置為上述實(shí)施例一中公開(kāi)的擠壓裝置。
[0033]以上所記載，僅為利用本創(chuàng)作技術(shù)內(nèi)容的實(shí)施例，任何熟悉本項(xiàng)技藝者運(yùn)用本創(chuàng)作所做的修飾、變化，皆屬本創(chuàng)作主張的專利范圍，而不限于實(shí)施例所揭示者。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.無(wú)鉛易切削黃銅管的生產(chǎn)方法，其特征在于:包括將下述質(zhì)量百分比的原料Cu60?66%、810.1?0.6%、5110.1?0.5%、卩60.02?0.07%、厶10.2?0.8%、變質(zhì)劑〈0.0038%、S1.2?0.3%、Ni〈0.15%、Pb〈0.15%，其余為Zn及總量不大于0.5%的雜質(zhì)引鑄成實(shí)心引鑄棒—實(shí)心引鑄棒擠壓成銅管—拉伸—退火—成品銅管檢驗(yàn)—成品銅管入庫(kù)的步驟;其中:所述引鑄實(shí)心引鑄棒的步驟，包括: 1)在工頻爐中先加入100?150Kg的無(wú)鉛硅黃銅肩，所述無(wú)鉛硅黃銅肩總加入量為總原料的20%，所述無(wú)鉛硅黃銅肩中含有N1、Pb及Fe，因此后續(xù)制備工藝中無(wú)需加入，如果后續(xù)爐前取樣檢測(cè)成分發(fā)現(xiàn)Fe含量不在0.02?0.07%比例范圍內(nèi)的話再補(bǔ)入銅鐵合金或者沖淡Fe含量，將已敲碎的粒度控制在2cm內(nèi)的工業(yè)硅，裝入合適直徑的銅管內(nèi)，分成若干份，置于坩禍底部的銅肩上，再加入200?300kg的無(wú)鉛硅黃銅肩覆蓋，撒上2.5kg熔煉清渣劑，最后在表面覆蓋上厚度為3~5cm的煅燒木炭，打380V的高壓，讓銅肩和工業(yè)硅等原料充分溶解； 2)繼續(xù)加入余量無(wú)鉛硅黃銅肩，充分?jǐn)嚢璩砂肴廴跔顟B(tài)后，在低溫狀態(tài)下依次加入占上述總原料37?39%的0#鋅、0.1?0.5%的錫錠、0.1?0.6%的鉍錠； 3)加入占總原料60?66%的電解銅，當(dāng)電解銅溶解3/4后，加入預(yù)熱好的占總原料0.2?0.8%招錠，借助合金化過(guò)程中產(chǎn)生大量熱量來(lái)促進(jìn)余下電解銅的溶解； 4)用鐘罩將可以改善引鑄棒光澤的銅鎂中間合金壓入銅液底部，充分?jǐn)嚢瑁~鎂合金加入量為總原料比例的0.003-0.006%； 5)當(dāng)全部原料完全溶解完后，加熱到噴火狀態(tài)，靜置10?15分鐘后，取樣進(jìn)行成分分析，根據(jù)成分測(cè)試結(jié)果，重新調(diào)整銅液成分，如果測(cè)出Fe元素成分占總原料比例不在0.02?0.07%范圍內(nèi)的話，則需要用銅鐵合金進(jìn)行微量補(bǔ)償，而其他主要元素都以純金屬進(jìn)行補(bǔ)料，直至滿足成分要求為止，繼而扒渣g取光杯，判斷熔體的流動(dòng)性； 6 )再次升溫至噴火狀態(tài)，靜置5?9min，使得雜質(zhì)上浮，扒渣、靜置； 7)加入占總原料比例不大于0.0038%的變質(zhì)細(xì)化劑，所述變質(zhì)細(xì)化劑為B或Ti或Zr或任意兩者與三者以任意比混合而成，充分?jǐn)嚢??3min，靜置8?1min; 8)取樣進(jìn)行拋光并進(jìn)行結(jié)晶分析，若拋光面雜質(zhì)點(diǎn)數(shù)和結(jié)晶組織形態(tài)兩者都滿足要求，即可引鑄，反之，繼續(xù)做精煉處理，直至滿足精煉要求； 9)將滿足精煉要求的含Pb及Ni量都小于0.15%的銅液倒入保溫爐中，將結(jié)晶器安裝到保溫爐上，安裝時(shí)，用牽引棒對(duì)正中心，以保證與牽引機(jī)水平； 10)最后用牽引機(jī)開(kāi)始引鑄，開(kāi)始引鑄前應(yīng)將保溫爐中的銅水溫度升到小噴火，工業(yè)電壓為250?300V電壓，同時(shí)給水冷套中送入少量水，水量為2.5L/s，準(zhǔn)備工作做好后開(kāi)始引棒，剛開(kāi)始引棒時(shí)牽引機(jī)速度調(diào)慢至40?60mm/min，直到引棒成功，引棒成功后將電壓降到180?240V，調(diào)整牽引機(jī)速度調(diào)至60?80mm/min，并打開(kāi)冷卻水開(kāi)關(guān)，水量為5.0L/s，引棒長(zhǎng)度達(dá)到一米以上可將拉速調(diào)整到工藝要求的速度80?100mm/min，待引棒正常后，將牽引機(jī)同步鋸調(diào)整到需要鋸切的長(zhǎng)度，將長(zhǎng)銅棒鋸短成可以用來(lái)擠壓的短引鑄棒； 所述實(shí)心引鑄棒擠壓成銅管的步驟是將上述短引鑄棒盛在擠壓裝置內(nèi)并利用擠壓裝置對(duì)短引鑄棒施加外力使之從擠壓裝置的擠壓模孔流出，從而獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法； 所述拉伸是對(duì)上述擠壓出的銅管坯料施加拉力，使其通過(guò)?？?，實(shí)現(xiàn)塑性變形的過(guò)程，是一種生產(chǎn)成品管、捧材的加工方法。2.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無(wú)鉛易切削黃銅管的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述擠壓裝置包括擠壓筒、擠壓模、擠壓墊、擠壓軸及穿孔芯桿，所述擠壓筒內(nèi)具有可容置被擠壓制品的擠壓孔，擠壓墊同軸活動(dòng)穿套于擠壓孔內(nèi)，擠壓筒的內(nèi)壁與擠壓墊的外壁之間具有間隙以使成品銅管向前擠出，擠壓軸設(shè)于擠壓孔內(nèi)所述擠壓墊的后端，穿孔芯桿依次穿過(guò)擠壓軸和擠壓墊與擠壓軸和擠壓墊同軸心設(shè)置，擠壓軸與穿孔芯桿的自由端與推壓驅(qū)動(dòng)裝置相連動(dòng)并通過(guò)推壓驅(qū)動(dòng)裝置可同時(shí)前進(jìn)或后退，所述擠壓模設(shè)于擠壓筒的出口端即擠壓筒遠(yuǎn)離擠壓軸的那一端，所述擠壓模上設(shè)有可將被擠壓制品擠出的擠壓?？?，所述擠壓模孔具有進(jìn)料端與成品端，進(jìn)料端與擠壓筒的出口端相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鉛易切削黃銅管的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述步驟5)中噴火的溫度為1000?1150°C。
【文檔編號(hào)】C22C9/04GK105886836SQ201610463921
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】王秋燕, 陳永祿, 張海高, 彭秀華, 王文華, 盧清鋒
【申請(qǐng)人】龍巖市鴻航金屬科技有限公司