本发明属于青铜衬套铸造技术领域，具体涉及一种锡青铜衬套及其制备方法。
背景技术
现有的铅青铜在国标gb/t1176-1987中有10-10铅青铜、15-8铅青铜、7-4-4铅青铜、20-5铅青铜以及30铅青铜。其中，20-5铅青铜和30铅青铜均属于高铅青铜。在高负荷高转速的大型破碎设备中普遍采用的是高铅青铜铜套，那是因为高铅青铜的摩擦系数小，耐磨性很好；疲劳寿命高，而且在冲击下不易开裂，主要用其做承受高压、高转速并受冲击的重要轴套；这类铜套材质通常采用20-5铅青铜，或者30铅青铜这类高铅青铜。由于30铅青铜的力学性能很低，不能单独作为单体轴承，只能镶铸在钢套内壁上，制成双金属轴承。
已有技术中采用普通的砂型铸造，由于冷却速度缓慢，凝固时间长，使得生产出的高铅青铜铜套偏析严重。
采用离心浇铸的方法生产高铅青铜铜套，在离心机离心力的作用下，由于铅和铜比重相差很大，加大了比重偏析。而采用金属型铸造是常用的一种工艺方法，它能够获得组织致密、表面光洁以及内在质量好的优质铸件，被广泛应用于铜合金的铸造生产。但是，采用普通的金属型方法生产高铅青铜，也有一定的局限。尤其对于壁厚相对较厚，产品相对较大的铸件，普通金属型对于防止偏析的效果就会有限，为了加速冷却，减少偏析，就不能完全依赖金属模具的吸热能力。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明提出一种锡青铜衬套及其制备方法，该工艺设计合理、生产成本低，而且产出的铜套质量好。
本发明的目的是以下述方式实现的：
本发明提供了一种锡青铜衬套，它主要由以下重量百分比的原料制成：sn8~10%，pb1~3%，ni0.5~1%，zn1~3%，si0.2~0.5%，cu余量。
根据上述的锡青铜衬套，它主要由以下重量百分比的原料制成：sn8~9%，pb2~3%，ni0.6~0.8%，zn1~2%，si0.3~0.4%，cu余量。
根据上述的锡青铜衬套，它主要由以下重量百分比的原料制成：sn9~10%，pb2~2.5%，ni0.6~0.7%，zn2~3%，si0.2~0.4%，cu余量。
根据上述的锡青铜衬套，它主要由以下重量百分比的原料制成：sn9%，pb2.5%，ni0.6%，zn2%，si0.3%，cu余量。
根据上述的锡青铜衬套的制备方法，它包括以下步骤：
步骤a、铜合金熔炼；所述铜合金熔炼是将sn、pb、mn、si、zn和cu按工艺配比称重放入熔炉内进行加热，使得所述炉料熔融成铜合金液体；
步骤b、脱氧处理；所述脱氧处理是在步骤a得到的熔融铜合金液体内加入熔融铜合金液体总重量的0.07～0.09%的磷铜，并通过注入氮气进行均匀搅拌，实施脱氧处理；
步骤c、铸模预热；所述铸模预热是将铸造外模和金属型芯铸造内模进行预热，待铸造外模和铸造内模预热后，将闭合固定的铸造外模和铸造内模配装后设在尚未灌注冷却水的水冷却装置的内腔内；其中，所述预热温度控制在200～300℃范围内；
步骤d、铸件浇注；所述铸件浇注是将经步骤b得到的熔融铜合金液体缓慢浇入经步骤c预热后的铸造外模与铸造内模所构成的型腔内，待到熔融铜合金液体在铸件本体型腔上升阶段时，加快浇注速度直到熔融铜合金液体液面上升到铸件补缩冒口型腔的最高端；
步骤e、铸件冷却；所述铸件冷却是打开水冷却装置底部的进水口，使得冷却水缓慢从铸模底部上升至铸模之相当于铸件本体型腔的顶端部位；其中，所述铸模的水冷却装置的水面高度与铸件本体型腔的顶部相持平；
步骤f、去除浇冒口；所述去除浇冒口是待铸件冷却后将其铸模从冷却装置中取出，打开铸造外模，脱出铸件，并去除多爿分型结构金属型芯和铸件的浇道系统以及补缩冒口，即获得锡青铜衬套。
根据上述的锡青铜衬套的制备方法，步骤a中加热温度控制在1150～1250℃范围内。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.本发明由于铜套的质量要求高，不允许有任何气孔、砂眼等缺陷；另外，铜合金在熔炼过中极容易氧化，形成氧化渣，而产生夹渣。由于采用了上述底注铸造方法后，铜合金液注入铸模内比较平稳，不容易产生卷气气孔等缺陷；而其氧化渣能够浮在铸模型腔顶部，保证铸件本体加工后无氧化渣缺陷，由于铸件本体顶部具有补缩冒口，除了补缩作用保证产品的致密度外，还能配合底注式的浇注系统让氧化渣停留在补缩冒口位置，待铸件去除补缩冒口即可。
2.本发明生产成本低，铸造工艺合理，生产效率好，铸件铜套质量好，铸件铜套正品率高等特点是显而易见。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提供了一种锡青铜衬套，它主要由以下重量百分比的原料制成：sn9%，pb2.5%，ni0.6%，zn2%，si0.3%，cu余量。
所述的锡青铜衬套的制备方法，它包括以下步骤：
步骤a、铜合金熔炼；所述铜合金熔炼是将sn、pb、ni、si和cu按工艺配比称重放入熔炉内进行加热，加热温度控制在1200℃，使得所述炉料熔融成铜合金液体；
步骤b、脱氧处理；所述脱氧处理是在步骤a得到的熔融铜合金液体内加入熔融铜合金液体总重量的0.08%的磷铜，并通过注入氮气进行均匀搅拌，实施脱氧处理；
步骤c、铸模预热；所述铸模预热是将铸造外模和金属型芯铸造内模进行预热，待铸造外模和铸造内模预热后，将闭合固定的铸造外模和铸造内模配装后设在尚未灌注冷却水的水冷却装置的内腔内；其中，所述预热温度控制在200℃；
步骤d、铸件浇注；所述铸件浇注是将经步骤b得到的熔融铜合金液体缓慢浇入经步骤c预热后的铸造外模与铸造内模所构成的型腔内，待到熔融铜合金液体在铸件本体型腔上升阶段时，加快浇注速度直到熔融铜合金液体液面上升到铸件补缩冒口型腔的最高端；
步骤e、铸件冷却；所述铸件冷却是打开水冷却装置底部的进水口，使得冷却水缓慢从铸模底部上升至铸模之相当于铸件本体型腔的顶端部位；其中，所述铸模的水冷却装置的水面高度与铸件本体型腔的顶部相持平；
步骤f、去除浇冒口；所述去除浇冒口是待铸件冷却后将其铸模从冷却装置中取出，打开铸造外模，脱出铸件，并去除多爿分型结构金属型芯和铸件的浇道系统以及补缩冒口，即获得锡青铜衬套。
实施例2：
本发明提供了一种锡青铜衬套，它主要由以下重量百分比的原料制成：sn8.2%，pb3%，ni0.5%，zn1%，si0.5%，cu余量。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例3：
本发明提供了一种锡青铜衬套，它主要由以下重量百分比的原料制成：sn8.4%，pb2.8%，ni0.6%，zn1.2%，si0.4%，cu余量。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例4：
本发明提供了一种锡青铜衬套，它主要由以下重量百分比的原料制成：sn8.5%，pb2.5%，ni0.7%，zn1.4%，si0.3%，cu余量。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例5：
本发明提供了一种锡青铜衬套，它主要由以下重量百分比的原料制成：sn8.7%，pb2.2%，ni0.8%，zn1.6%，si0.2%，cu余量。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例6：
本发明提供了一种锡青铜衬套，它主要由以下重量百分比的原料制成：sn9.2%，pb2.0%，ni0.9%，zn1.8%，si0.3%，cu余量。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例7：
本发明提供了一种锡青铜衬套，它主要由以下重量百分比的原料制成：sn8%，pb1.8%，ni1%，zn2%，si0.4%，cu余量。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例8：
本发明提供了一种锡青铜衬套，它主要由以下重量百分比的原料制成：sn9%，pb1.5%，ni0.8%，zn1.5%，si0.4%，cu余量。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例9：
本发明提供了一种锡青铜衬套，它主要由以下重量百分比的原料制成：sn10%，pb2%，ni0.6%，zn2.2%，si0.5%，cu余量。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例10：
本发明提供了一种锡青铜衬套，它主要由以下重量百分比的原料制成：sn9.6%，pb1.5%，ni0.8%，zn2.4%，si0.3%，cu余量。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例11：
本发明提供了一种锡青铜衬套，它主要由以下重量百分比的原料制成：sn8.2%，pb1.2%，ni0.8%，zn2.8%，si0.2%，cu余量。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例12：
本发明提供了一种锡青铜衬套，它主要由以下重量百分比的原料制成：sn9.8%，pb1%，ni1%，zn3%，si0.4%，cu余量。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
表1实施例2-12制备的锡青铜衬套的性能测试数据
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。