本发明涉及一种低线性膨胀系数铸件及其铸造工艺。
背景技术：
人类对铜的应用和研究历史相当悠久，铜以其可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一，是建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的成分，可以说铜是现代社会的物质基础。但是，目前使用的铜或铜合金材料线性膨胀系数较大，当温度发生较大改变时产生的胀缩现象更为明显，因此满足不了一些工况的要求，严重影响加工精度。
如使用研磨机用于研磨抛光硅、锗、石英晶体、玻璃、陶瓷、蓝宝石等硬脆性材料来制作的薄片零件时，要求研磨平台保持平整，以免影响研磨材料整体的平整度，而影响研磨平台平整度的关键铸件就是铜盘铸件座。现有的铜盘铸件座在20-200℃的线性膨胀系数范围8.7-11.1μm（m•k），其线性膨胀系数较高，受热后容易膨胀导致研磨平台的平整度发生变化；同时，铜盘铸件座上还开设有很多研磨剂流淌槽和研磨剂注入孔，铜盘铸件座受热时，流淌槽和注入孔容易导致铜盘铸件座整体变形不均，使得研磨平台的平整度发生变化。在现有技术中，很难找到线性膨胀系数低且价格相对低廉的材料来代替铜盘铸件以提高加工精度。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种低线性膨胀系数铸件，其线性膨胀系数低，受热时变形量小且变形均匀，能够保持研磨平台的平整度。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种低线性膨胀系数铸件，所述铸件的成分按质量的百分比为：c：1.8-2.2%，si：2.0-2.4%，mn：0.6-1.0%，cr≤0.2%，cu≤0.5%，ni：33-37%，其余为fe。
本发明还提供一种低线性膨胀系数铸件的铸造工艺，包括以下步骤：
（1）造型工艺：
①采用砂型铸造工艺进行铸造，在砂箱内填充树脂砂，并形成浇注系统和砂型，树脂砂中树脂加入量为0.8-1.2%，固化剂加入量为树脂加入量的35%；
②浇注系统的直浇道内径为115-125mm，所述砂型顶部开设有披缝浇口，所述披缝浇口的厚度为8-12mm；
③所述砂型的顶部设置多个缩颈发热冒口，所述缩颈发热冒口的高度为345-355mm，直径为ф95-ф105mm；
（2）熔炼工艺：
①原料熔炼：将原料加入炉中熔炼出成分合格的铁水，熔炼过程中控制铁水的温度为1550-1560℃；
②初次扒渣：将铁水静置扒渣，炉内温度控制在1540-1560℃；
③球化处理及孕育处理：将球化剂加入到球化包内，再将铁水倒入球化包内，进行球化反应；当倒入铁水的体积在所述球化包容积的2/3-3/4时，再投入至少3%的含75%si的孕育剂进行孕育处理；
④二次扒渣：向铁水中加入除渣剂，并进行搅拌，扒去熔渣；
（3）浇注：
使用铁水对浇注系统和型腔进行浇注，浇注温度为1380-1390℃，形成低线性膨胀系数铸件。
优选地，在形成砂型后，取树脂砂试块进行抗压试验，以制得符合条件的树脂砂进行浇注。
进一步地，所述树脂砂试块24h终强度>2.5mpa，树脂砂的灼减量控制在3.5%以内。
优选地，所述原料可采用生铁、废钢、回炉料、镍板、锰铁、硅铁。
优选地，在初次扒渣时，静置时间为4-6分钟。
优选地，所述球化剂外表面覆盖有0.2-0.25%长效孕育剂、无锈铁片，然后轻轻拍实。
优选地，所述球化剂的重量为所述球化包中铁水重量的1.1-1.5%。
优选地，球化反应时间为1.5-2.5分钟。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的低线性膨胀系数铸件，线性膨胀系数低，受热时不会产生过大变形且变形均匀，仍然能够保持良好的平整度，提高加工精度。本发明提供的低线性膨胀系数铸件的铸造工艺，合理设置各成分及其质量比、加热温度、生产步骤等，使铸件在20-200℃的线性膨胀系数≤7μm（m•k）。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述：
实施例1：
一种低线性膨胀系数铸件，铸件的成分按质量的百分比为：c：2.0%，si：2.2%，mn：0.8%，cr：0.2%，cu：0.4%，ni：35%，其余为fe。
低线性膨胀系数铸件的铸造工艺，包括以下步骤：
（1）造型工艺：
①采用砂型铸造工艺进行铸造，在铁模砂箱内填充树脂砂，并形成浇注系统和砂型，树脂砂中树脂加入量为1%，固化剂加入量为树脂加入量的35%，砂型为一圆环，其外圆直径为φ1400mm，内圆直径为φ220mm；
②浇注系统的直浇道内径为120mm，砂型顶部开设有披缝浇口，披缝浇口的厚度为10mm；
③在砂型的顶部设置12个缩颈发热冒口，缩颈发热冒口的高度为350mm，直径为ф100mm；
（2）熔炼工艺：
①原料熔炼：将生铁、废钢、回炉料、镍板、锰铁、硅铁等原料加入电炉中进行熔炼，并取样进行光谱分析，以确保熔炼出成分合格的铁水，在熔炼过程中控制铁水的温度为1555℃；
②初次扒渣：将炉内温度控制在1550℃，然后将铁水静置5分钟，扒去熔渣；
③球化处理及孕育处理：将球化剂加入到球化包内，再将初次扒渣后的铁水倒入球化包内，进行球化反应，时间为2分钟；当倒入铁水的体积在球化包容积的2/3时，再投入3%的含75%si的孕育剂进行孕育处理；
④二次扒渣：向铁水中加入除渣剂，并进行搅拌，扒去熔渣；
（3）浇注：
使用熔炼合格的铁水对浇注系统和型腔进行浇注，浇注温度为1385℃，形成低线性膨胀系数铸件。
然后对低线性膨胀系数铸件进行线性膨胀系数检测，在20-200℃的线性膨胀系数为6.5μm（m•k），符合本发明的要求。将本实施例的铸件使用到研磨机器上后，该机器研磨硅、锗、石英晶体、玻璃、陶瓷、蓝宝石等硬脆性材料整盘厚度差精度可以达到≤15μm。
在形成砂型后，取树脂砂试块进行抗压试验，以制得复合条件的树脂砂进行浇注。本实施例中，要求树脂砂试块24h终强度>2.5mpa，树脂砂的灼减量控制在3.5%以内才符合要求。
在球化处理时，球化剂外表面覆盖有0.23%长效孕育剂、无锈铁片，然后轻轻拍实。球化剂的重量为球化包中铁水重量的1.3%。
实施例2：
一种低线性膨胀系数铸件，铸件的成分按质量的百分比为：c：2.1%，si：2.4%，mn：0.9%，cr：0.13%，cu：0.3%，ni：37%，其余为fe。
低线性膨胀系数铸件的铸造工艺，包括以下步骤：
（1）造型工艺：
①采用砂型铸造工艺进行铸造，在铁模砂箱内填充树脂砂，并形成浇注系统和砂型，树脂砂中树脂加入量为0.8%，固化剂加入量为树脂加入量的35%，砂型为一圆环，其外圆直径为φ1400mm，内圆直径为φ220mm；
②浇注系统的直浇道内径为116mm，砂型顶部开设有披缝浇口，披缝浇口的厚度为8mm；
③在砂型的顶部设置12个缩颈发热冒口，缩颈发热冒口的高度为355mm，直径为ф105mm；
（2）熔炼工艺：
①原料熔炼：将生铁、废钢、回炉料、镍板、锰铁、硅铁等原料加入电炉中进行熔炼，并取样进行光谱分析，以确保熔炼出成分合格的铁水，在熔炼过程中控制铁水的温度为1550℃；
②初次扒渣：将炉内温度控制在1540℃，然后将铁水静置4分钟，扒去熔渣；
③球化处理及孕育处理：将球化剂加入到球化包内，再将初次扒渣后的铁水倒入球化包内，进行球化反应，时间为1.8分钟；当倒入铁水的体积在球化包容积的2/3时，再投入4%的含75%si的孕育剂进行孕育处理；
④二次扒渣：向铁水中加入除渣剂，并进行搅拌，扒去熔渣；
（3）浇注：
使用熔炼合格的铁水对浇注系统和型腔进行浇注，浇注温度为1380℃，形成低线性膨胀系数铸件。
然后对低线性膨胀系数铸件进行线性膨胀系数检测，在20-200℃的线性膨胀系数为6.1μm（m•k），符合本发明的要求。将本实施例的铸件使用到研磨机器上后，该机器研磨硅、锗、石英晶体、玻璃、陶瓷、蓝宝石等硬脆性材料整盘厚度差精度可以达到≤15μm。
在形成砂型后，取树脂砂试块进行抗压试验，以制得复合条件的树脂砂进行浇注。本实施例中，要求树脂砂试块24h终强度>2.5mpa，树脂砂的灼减量控制在3.5%以内才符合要求。
在球化处理时，球化剂外表面覆盖有0.2%长效孕育剂、无锈铁片，然后轻轻拍实。球化剂的重量为球化包中铁水重量的1.1%。
实施例3：
一种低线性膨胀系数铸件，铸件的成分按质量的百分比为：c：1.8%，si：2.1%，mn：0.6%，cr：0.15%，cu：0.5%，ni：34%，其余为fe。
低线性膨胀系数铸件的铸造工艺，包括以下步骤：
（1）造型工艺：
①采用砂型铸造工艺进行铸造，在铁模砂箱内填充树脂砂，并形成浇注系统和砂型，树脂砂中树脂加入量为0.9%，固化剂加入量为树脂加入量的35%，砂型为一圆环，其外圆直径为φ1400mm，内圆直径为φ220mm；
②浇注系统的直浇道内径为122mm，砂型顶部开设有披缝浇口，披缝浇口的厚度为11mm；
③在砂型的顶部设置12个缩颈发热冒口，缩颈发热冒口的高度为345mm，直径为ф95mm；
（2）熔炼工艺：
①原料熔炼：将生铁、废钢、回炉料、镍板、锰铁、硅铁等原料加入电炉中进行熔炼，并取样进行光谱分析，以确保熔炼出成分合格的铁水，在熔炼过程中控制铁水的温度为1553℃；
②初次扒渣：将炉内温度控制在1545℃，然后将铁水静置4.5分钟，扒去熔渣；
③球化处理及孕育处理：将球化剂加入到球化包内，再将初次扒渣后的铁水倒入球化包内，进行球化反应，时间为1.5分钟；当倒入铁水的体积在球化包容积的3/4时，再投入4%的含75%si的孕育剂进行孕育处理；
④二次扒渣：向铁水中加入除渣剂，并进行搅拌，扒去熔渣；
（3）浇注：
使用熔炼合格的铁水对浇注系统和型腔进行浇注，浇注温度为1383℃，形成低线性膨胀系数铸件。
然后对低线性膨胀系数铸件进行线性膨胀系数检测，在20-200℃的线性膨胀系数为6.4μm（m•k），符合本发明的要求。将本实施例的铸件使用到研磨机器上后，该机器研磨硅、锗、石英晶体、玻璃、陶瓷、蓝宝石等硬脆性材料整盘厚度差精度可以达到≤15μm。
在形成砂型后，取树脂砂试块进行抗压试验，以制得复合条件的树脂砂进行浇注。本实施例中，要求树脂砂试块24h终强度>2.5mpa，树脂砂的灼减量控制在3.5%以内才符合要求。
在球化处理时，球化剂外表面覆盖有0.22%长效孕育剂、无锈铁片，然后轻轻拍实。球化剂的重量为球化包中铁水重量的1.3%。
实施例4：
一种低线性膨胀系数铸件，铸件的成分按质量的百分比为：c：2.2%，si：2.0%，mn：1.0%，cr：0.1%，cu≤0.35%，ni：36%，其余为fe。
低线性膨胀系数铸件的铸造工艺，包括以下步骤：
（1）造型工艺：
①采用砂型铸造工艺进行铸造，在铁模砂箱内填充树脂砂，并形成浇注系统和砂型，树脂砂中树脂加入量为1.2%，固化剂加入量为树脂加入量的35%，砂型为一圆环，其外圆直径为φ1400mm，内圆直径为φ220mm；
②浇注系统的直浇道内径为125mm，砂型顶部开设有披缝浇口，披缝浇口的厚度为12mm；
③在砂型的顶部设置12个缩颈发热冒口，缩颈发热冒口的高度为355mm，直径为ф105mm；
（2）熔炼工艺：
①原料熔炼：将生铁、废钢、回炉料、镍板、锰铁、硅铁等原料加入电炉中进行熔炼，并取样进行光谱分析，以确保熔炼出成分合格的铁水，在熔炼过程中控制铁水的温度为1560℃；
②初次扒渣：将炉内温度控制在1560℃，然后将铁水静置6分钟，扒去熔渣；
③球化处理及孕育处理：将球化剂加入到球化包内，再将初次扒渣后的铁水倒入球化包内，进行球化反应，时间为2.5分钟；当倒入铁水的体积在球化包容积的3/4时，再投入4%的含75%si的孕育剂进行孕育处理；
④二次扒渣：向铁水中加入除渣剂，并进行搅拌，扒去熔渣；
（3）浇注：
使用熔炼合格的铁水对浇注系统和型腔进行浇注，浇注温度为1390℃，形成低线性膨胀系数铸件。
然后对低线性膨胀系数铸件进行线性膨胀系数检测，在20-200℃的线性膨胀系数为5.8μm（m•k），符合本发明的要求。将本实施例的铸件使用到研磨机器上后，该机器研磨硅、锗、石英晶体、玻璃、陶瓷、蓝宝石等硬脆性材料整盘厚度差精度可以达到≤15μm。
在形成砂型后，取树脂砂试块进行抗压试验，以制得复合条件的树脂砂进行浇注。本实施例中，要求树脂砂试块24h终强度>2.5mpa，树脂砂的灼减量控制在3.5%以内才符合要求。
在球化处理时，球化剂外表面覆盖有0.25%长效孕育剂、无锈铁片，然后轻轻拍实。球化剂的重量为球化包中铁水重量的1.5%。
实施例5：
一种低线性膨胀系数铸件，铸件的成分按质量的百分比为：c：1.5%，si：2.5%，mn：1.2%，cr：0.1%，cu≤0.8%，ni：40%，其余为fe。
低线性膨胀系数铸件的铸造工艺，包括以下步骤：
（1）造型工艺：
①采用砂型铸造工艺进行铸造，在铁模砂箱内填充树脂砂，并形成浇注系统和砂型，树脂砂中树脂加入量为1.3%，固化剂加入量为树脂加入量的35%，砂型为一圆环，其外圆直径为φ1400mm，内圆直径为φ220mm；
②浇注系统的直浇道内径为115mm，砂型顶部开设有披缝浇口，披缝浇口的厚度为9mm；
③在砂型的顶部设置12个缩颈发热冒口，缩颈发热冒口的高度为350mm，直径为ф100mm；
（2）熔炼工艺：
①原料熔炼：将生铁、废钢、回炉料、镍板、锰铁、硅铁等原料加入电炉中进行熔炼，并取样进行光谱分析，以确保熔炼出成分合格的铁水，在熔炼过程中控制铁水的温度为1580℃；
②初次扒渣：将炉内温度控制在1590℃，然后将铁水静置7分钟，扒去熔渣；
③球化处理及孕育处理：将球化剂加入到球化包内，再将初次扒渣后的铁水倒入球化包内，进行球化反应，时间为3分钟；当倒入铁水的体积在球化包容积的3/4时，再投入4%的含75%si的孕育剂进行孕育处理；
④二次扒渣：向铁水中加入除渣剂，并进行搅拌，扒去熔渣；
（3）浇注：
使用熔炼合格的铁水对浇注系统和型腔进行浇注，浇注温度为1410℃，形成铸件。
然后对低线性膨胀系数铸件进行线性膨胀系数检测，在20-200℃的线性膨胀系数为7.5μm（m•k），不符合本发明的要求。将本实施例的铸件使用到研磨机器上后，该机器研磨硅、锗、石英晶体、玻璃、陶瓷、蓝宝石等硬脆性材料整盘厚度差精度大于30μm。
在形成砂型后，取树脂砂试块进行抗压试验，以制得复合条件的树脂砂进行浇注。本实施例中，要求树脂砂试块24h终强度>2.5mpa，树脂砂的灼减量控制在3.5%以内才符合要求。
在球化处理时，球化剂外表面覆盖有0.25%长效孕育剂、无锈铁片，然后轻轻拍实。球化剂的重量为球化包中铁水重量的1.5%。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。