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铍铜合金在捏合机关键部件中的应用

来源:   发布时间:2021-01-11   点击量:58

       铍铜合金捏合机关键部件概述

      本文会详细介绍湿法冶金用铍铜合金捏合机关键部件采取的措施及生产工艺,对铍铜合金生产的关键工艺技术进行分析,通过介绍捏合机部件的锻铸造工艺,对浇注位置、冒口、冷铁、固定横条的设计、熔炼工艺、浇注方式等参数进行控制,成功研制出了满足湿法冶金用捏合机锻铸件,成功应用于国内某企业

      捏合机是一种特殊的混合搅拌设备,在湿法冶金行业有着广泛的应用。传统的捏合机多采用304、316不锈钢作为主要材料。一定的温度条件下,捏合机耐磨部件在强酸物质腐蚀下和浆料不断冲刷和,使用寿命只有两三个月。

      因此在湿法冶金行业,在捏合机设计中,首先要解决的是一定温度下的耐腐蚀和耐冲刷磨损问题。由于铍铜合金拥有高硬度、耐腐蚀的特点,如果作为替代材料运用在捏合机上,它的使用寿命将是304、316不锈钢材料的3~6倍,具有更高可靠性和耐用性。但铍铜合金凝固结晶温度间隔较宽,凝固后极易产生缩松缺陷,并且在熔炼过程中铍和氧的亲和力较大,凝固后容易产生大量的气孔缺陷,同时捏合机关键部件中部分铸件形状结构复杂,壁厚差异大、变形大、尺寸大,因此捏合机部件砂型铸造的生产难度很大,这限制了铍铜合金在捏合机设备上的应用。

      目前,国内外关于铍铜合金制造捏合机部件还没有这方面的报道。因此开发利用铍铜合金优异的力学性能和耐腐蚀性能,应用于捏合机设备上具有极大的使用价值和广阔的发展前景

与国外相比,我国的铍铜生产存在的主要问题是设备规模小、自动化程度低、工艺技术装备落后、成品率低等诸多不利因素。我公司以生产各种铜合金、钼合金为主,产品主要用于石油化工等高腐蚀行业。为满足高端用户的要求,利用生产低铍铜合金小型航空航天件铸造技术,开发出了捏合机铍铜合金部件铸造工艺技术。铍铜合金捏合机部件壳体、侧板铸件

      

铍铜合金的工艺优势和难点

        铍铜合金有沉淀硬化作用,铍铜合金经过淬火和时效处理后具有高的强度和良好的导电、导热性能,因而广泛用于制造电子元件、电器零件等。铍铜合金可以通过对化学成分、加工工艺和热处理工艺调整后,从而使合金性能在很大范围内进行组合,以满足使用工矿要求。虽然生产铍铜合金有毒,但因其性能好,故多采用铍铜。

        铍铜合金有很强的抵抗能力,即使在高温下其氧化速度比紫铜及某些铜合金小,并耐冲击腐蚀。铍铜铸造合金零件具有高传导率和高强度,精密铸造、重力铸造、砂铸、离心铸造和压力铸造都可用于生产铍铜铸件,高含量的铍使得合金液流动性增加并具有洁净功能。铍铜的精密复制性能优秀,并可以进行固溶和时效热处理以达到所需要的强度和硬度,热处理后洛氏硬度可达HRC40。

        铍铜合金因其具有耐高温高压、非磁性、耐蚀性、高弹性、抗疲劳性、高强度等优良性能,不易发生氯化物应力腐蚀开裂、耐CO2,可有效避免氢脆而被广泛应用于采矿、航空航天等各个领域铍铜合金中因铍元素有毒,采用非真空中频炉熔炼时应注意劳动防护。非真空熔炼方法的中心环节就是防止吸气,熔炼过程中吸气往往是铸件产生缺陷的重要原因,能够溶解于铜液中的气体主要是氢和氧。但熔炼过程中溶入过量的氢或氧是导致铸件气孔质量事故的主要原因。

        因此,在熔炼铍铜合金时,必须采取措施尽力降低气体的来源,避免或尽量减少空气、水分、油以及各种污染和熔体接触。金属的温度愈高,气体与金属接触时间愈长。则溶解的气体愈多,当继续提高温度时,熔体金属具有相当高的蒸汽压,气体的溶解度才逐渐降低。在中频炉中由于磁场对金属溶液的搅拌作用大,极大地增强了气体在溶液中的扩散速度。

        

铍铜合金关键部件分析

        捏合机铍铜合金关键部件主要由壳体、侧板组成,锻铸件材料含铍量高(2.6%~2.85%),其中壳体结构较侧板复杂,本文主要对捏合机铸件的模具结构、铸造工艺和材料特性等方面进行分析,在原有低铍铜合金航天锻铸件制造技术的基础上进行改进和提高,设计出适合的捏合机铍铜合金关键部件的锻铸造工艺方法

铍铜合金的热处理工艺

        铍铜是热处理强化合金,锻铸件要进行热处理才能获得最佳性能,因此,热处理工艺参数对于铍青铜的性能是很关键的。铍青铜捏合机关键部件用于冶金环境,为达到使用条件热处理分两步进行,第一步是对锻铸件进行固溶处理(淬火),第二步是时效硬化。固溶处理的加热温度在780~800℃,时效加热温度在300℃,固溶处理炉温均温性度应严格控制在±10℃

        

捏合机铍铜合金产品性能参数

       捏合机铍铜合金关键部件锻铸件化学成分完全满足表1的要求,其中抗拉强度Rm≥900MPa,Rp0.2≥725MPa,布氏硬度HB≥400,锻铸件无气孔、缩松、夹渣等有害缺陷,表面粗糙度Ra6.3。尺寸公差达到GB/T6414-1999CT10,完全满足客户要求,锻铸件经加工后,已应用于国内某企业,反映良好
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