铸造铜合金的生产工艺有哪些？

造铜合金是以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金，其生产工艺主要包括以下几个关键环节：

原材料准备

金属炉料：根据所需铸造铜合金的成分要求，准备电解铜、纯铜板等作为铜基原料，以及锌、锡、铅、铝等合金元素原料。这些原料需有明确的化学成分和质量标准，以确保合金成分的准确性。

辅佐材料：包括熔剂（如覆盖剂、精炼剂等）、变质剂和孕育剂等。覆盖剂可避免熔体氧化和吸气；精炼剂能去掉熔体中的杂质和气体；变质剂和孕育剂用于细化晶粒，提高合金性能。

模具材料：根据铸造方法的不同，选择合适的模具材料，如砂型铸造常用硅砂、树脂砂等造型材料制作模具；金属型铸造则使用金属材料（如钢、铁等）制造模具。

熔炼

熔炼设备：常用的熔炼设备有反射炉、感应电炉等。反射炉以燃料为热源，加热熔化金属炉料；感应电炉则是利用电磁感应原理产生热量来熔化金属，具有加热速度快、温度易于控制、合金成分均匀等优点。

熔炼过程

加料：一般先加入熔点较高的金属炉料（如铜），待其部分熔化后，再加入其他合金元素。这样可以使炉料均匀受热，减少烧损。

熔化与精炼：在熔化过程中，需要不断搅拌熔体，以确保成分均匀。同时，加入熔剂覆盖在熔体表面，避免氧化和吸气。熔炼后期，进行精炼处理，通过吹入惰性气体（如氮气、氩气等）或加入精炼剂，去掉熔体中的氢气、氧气和其他杂质。

温度控制：严格控制熔炼温度，温度过高会导致合金元素烧损增加，同时也会使熔体吸气严重；温度过低则会使熔体流动性变差，影响铸造质量。不同铜合金有其适宜的熔炼温度范围。

浇注

浇注系统设计：根据铸件的形状、尺寸和结构特点，设计合理的浇注系统，包括浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道等。浇注系统的设计要确保金属液能够平稳、均匀地流入铸型型腔，避免出现紊流、飞溅和氧化等问题。

浇注温度与速度：浇注温度应根据铜合金的种类、铸件的形状和尺寸等因素来确定。一般来说，浇注温度过高会使铸件产生缩孔、缩松等缺陷；浇注温度过低则会导致充型能力不足，出现浇不足、冷隔等问题。浇注速度也需要根据铸件的具体情况进行合理调整，以确保铸型型腔能够充满且气体能够顺利排出。

浇注操作：在浇注前，要确保浇包清洁、干燥，并对金属液进行必要的除渣处理。浇注时，操作人员要平稳、缓慢地将金属液注入浇包，然后通过浇注系统将金属液引入铸型型腔。同时，要注意观察浇注过程，及时处理可能出现的问题。

造型与制芯

砂型铸造

造型材料：主要使用硅砂作为造型材料，根据需要加入适量的粘结剂（如粘土、树脂等）和水分，制成具有一定强度和透气性的型砂。

造型方法：包括手工造型和机器造型。手工造型适用于单件、小批量生产，灵活性大，但生产效率低；机器造型适用于大批量生产，生产效率高，铸件质量稳定。

制芯：对于形状复杂的铸件，需要制作芯子来形成铸件内部的空间形状。制芯材料通常有芯砂，制芯方法有手工制芯和机器制芯。

熔模铸造：先用易熔材料（如蜡料）制成模样，再在模样表面包覆多层耐火材料制成型壳，然后将模样熔化排出型壳，从而获得无分型面的铸型。熔模铸造可以制造形状非常复杂的铸件，铸件的尺寸精度和表面质量都很高，但工艺过程复杂，生产成本较高。

铸件清理与后处理

落砂：铸件冷却后，从砂型中取出铸件并进行落砂处理，去掉铸件表面附着的型砂。落砂方法有机械落砂和人工落砂，机械落砂效率高，适用于大批量生产。

清理：去掉铸件表面的浇冒口、飞边、毛刺等多余部分。清理方法有手工清理、机械清理（如打磨、抛光、喷砂等）。对于一些要求较高的铸件，还需要进行酸洗、钝化等表面处理，以提高铸件的抗腐蚀性。

热处理：为了改善铸造铜合金的组织结构和性能，通常需要进行热处理。常见的热处理工艺包括退火、固溶处理、时效处理等。退火可以去掉铸件的内应力，改善其加工性能；固溶处理可以提高合金的强度和硬度；时效处理可以进一步细化晶粒，提高合金的综合性能。

检验：对清理和后处理后的铸件进行检验，包括外观检查、尺寸测量、化学成分分析、力学性能测试和无损检测等。