專(zhuān)利名稱(chēng)：離心澆鑄法生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬?gòu)?fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以鋼基復(fù)合非鐵金屬及其合金的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
鋼基耐磨雙金屬?gòu)?fù)合材料是近幾年國(guó)家研究、開(kāi)發(fā)、推廣的一種新型材料。它的優(yōu)點(diǎn)是以鋼為基礎(chǔ)，內(nèi)表面復(fù)合非鐵金屬及合金，它不僅增加了非鐵金屬及合金的強(qiáng)度，更為國(guó)家節(jié)約了大量的銅材等非鐵金屬，并已廣泛應(yīng)用于閥桿螺母、蝸輪、軸瓦等行業(yè)。如專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為CN2177857公開(kāi)的“鋼基耐磨雙金屬閥桿螺母”、CN2187712公開(kāi)的“鋼基耐磨雙金屬渦輪”等。鋼基耐磨雙金屬?gòu)?fù)合材料傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法是高溫灌鑄，它的缺點(diǎn)是復(fù)合面有夾渣，不致密，復(fù)合層容易脫落。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種離心澆鑄法生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬?gòu)?fù)合材料的方法，增強(qiáng)復(fù)合面的致密性，提高鋼基耐磨雙金屬?gòu)?fù)合材料的質(zhì)量。
本發(fā)明離心澆鑄法生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬?gòu)?fù)合材料的方法，其特征在于依次包括如下步驟加工鋼基毛坯、鉆復(fù)合孔、堿洗、酸洗、去酸、復(fù)合孔內(nèi)涂覆復(fù)合劑、做帽口、常溫干燥、300～350℃下預(yù)熱、復(fù)合孔內(nèi)灌鑄熔化狀態(tài)下的非鐵金屬或其合金、在850℃～1300℃高溫狀態(tài)下及1200～1800轉(zhuǎn)/分的高轉(zhuǎn)速下離心成型、冷卻、機(jī)加工得到工件。
本發(fā)明的關(guān)鍵步驟之一是離心機(jī)澆鑄?？筛鶕?jù)復(fù)合件的大小、型狀選用傾斜或直立式澆鑄。離心時(shí)間依據(jù)復(fù)合面的大小確定，一般情況下，復(fù)合孔直徑小于30mm的離心時(shí)間30-60秒，離心角度45°；復(fù)合孔直徑大于30mm的離心時(shí)間90-180秒，離心角度45°或90°。
離心澆鑄法是利用離心機(jī)的離心作用，在傾斜或直立狀態(tài)下，高速旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到分離冶煉渣，提高復(fù)合面致密性的效果，這樣可大大提高鋼基耐磨雙金屬?gòu)?fù)合材料的性能及質(zhì)量。它與傳統(tǒng)灌鑄法的區(qū)別是傳統(tǒng)灌鑄法采用靜態(tài)灌鑄，離心澆鑄法采取高速旋轉(zhuǎn)澆鑄。
本發(fā)明的另一關(guān)鍵步驟是涂覆復(fù)合劑，涂復(fù)合劑的目的是去除氧化物，提高鋼基與非鐵金屬及合金的附著力。復(fù)合劑的質(zhì)量組成為氯化鋅0.5～2.5％、氯化銨0.5～2.5％、氯化鉀2.5～10％、氯化鈉5～10％、氯化鋰0.5～1.5％、氟化鉀0.2～3％、氟化鈉0.2～3％、碳酸鈉2～5％、碳酸氫鈉2～5％、硼砂2～10％、硼酸2～5％及余量的水。
以下比較詳細(xì)的描述本發(fā)明的工藝過(guò)程離心澆鑄法生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬?gòu)?fù)合材料有三大步驟一是毛坯的加工與處理。鋼基毛坯(25#～45#碳鋼或鑄鋼)先按圖紙要求加工復(fù)合孔，然后放入20-60克/升濃度的氫氧化納溶液中，在80～100℃的溫度下浸泡20～40秒，完成堿洗工序。堿洗的目的是去除鋼基毛坯上的油跡。堿洗后的鋼基毛坯再放入5～10％的鹽酸溶液中，在30-60℃的溫度下浸泡10-30秒，然后放入流動(dòng)的清水池中去酸，完成酸洗工序。酸洗的目的是去除鋼基毛坯上的銹跡。去酸后的鋼基毛坯在300～500℃溫度下涂覆復(fù)合劑(水溶液質(zhì)量濃度為10～50％，依據(jù)非鐵金屬及合金的要求使用)，常溫下做防漏帽口。涂復(fù)合劑的目的是去除氧化物，提高鋼基與非鐵金屬及合金的附著力。在常溫下干燥，然后放入300～350℃恒溫預(yù)熱爐中預(yù)熱60分鐘。預(yù)熱的目的是防止低溫鋼基毛坯灌裝高溫非鐵金屬及合金液時(shí)濺出傷人。本發(fā)明的第二大步驟是預(yù)熱好的鋼基毛坯灌裝冶煉好的非鐵金屬及合金后，放入復(fù)合爐內(nèi)加熱到850～1300℃，保溫10～20分鐘。本發(fā)明的第三大步驟就是離心澆鑄，是本發(fā)明的核心部分，將高溫(850℃～1300℃)狀態(tài)下的鋼基毛坯及熔化狀態(tài)下的非鐵金屬合金迅速放入離心機(jī)內(nèi)，啟動(dòng)離心機(jī)，在1200～1800轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速下，離心成型。在離心時(shí)間與離心形式上要依據(jù)工件的大小決定，一般情況下，復(fù)合孔直徑小于30mm的離心時(shí)間為30～60秒，離心角度45°。復(fù)合孔直徑大于30mm的離心時(shí)間為90～180秒，離心角度45°或90°，可按照工件的大小及型狀決定。離心澆鑄的目的利用離心原理，去除非鐵金屬及合金熔液當(dāng)中的夾渣，提高復(fù)合面的致密性，解決復(fù)合層脫落等問(wèn)題。離心澆鑄完畢取下毛坯常溫下冷卻，然后機(jī)加工得到符合使用要求的工件。
本發(fā)明所述的非鐵金屬優(yōu)選Cu、Zn、Mn、Pb、Al、Cr、Sn及其合金。
本發(fā)明復(fù)合孔的開(kāi)孔直徑一般比工件的內(nèi)螺紋公稱(chēng)直徑大3～6mm。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
離心澆鑄法生產(chǎn)的鋼基耐磨雙金屬?gòu)?fù)合材料與灌鑄法相比，具有復(fù)合面致密、無(wú)夾渣，附著力強(qiáng)，抗拉力大、復(fù)合層不易脫落的特點(diǎn)，不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量，更擴(kuò)大了鋼基耐磨雙金屬?gòu)?fù)合材料的用途。各種形狀和大小的內(nèi)三角螺紋、內(nèi)梯形螺紋均可采用。例如閥桿螺母在低壓閥門(mén)中常用ZCuZn38Mn2Pb2，在中高壓閥門(mén)中使用ZCuAl9Fe4，灌鑄法僅能生產(chǎn)ZCuZn38Mn2Pb2，而離心澆鑄法兩者均能生產(chǎn)，這樣最大可能的提高了銅等非鐵金屬及合金的利用率，效果非常明顯。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一生產(chǎn)M48×2×50內(nèi)孔螺紋為T(mén)r28×5的低壓閥桿螺母。按照內(nèi)梯形螺紋的公稱(chēng)直徑Φ28確定復(fù)合孔為Φ31×50。選用45#Φ50圓鋼加工毛坯，經(jīng)堿洗、酸洗、去酸、涂復(fù)合劑(質(zhì)量組成為氯化鋅0.5％、氯化銨1％、氯化鉀5％、氯化鈉5％、氯化鋰1.5％、氟化鉀0.5％、氟化鈉1％、碳酸鈉3％、碳酸氫鈉2％、硼砂6％、硼酸5％、水69.5％)、做帽口、在常溫下干燥、320℃預(yù)熱60分鐘等工序后灌裝冶煉好的ZCuZn38Mn2Pb2合金，放入850～1000℃的恒溫復(fù)合爐內(nèi)，保溫10分鐘，高溫狀態(tài)下迅速垂直放入離心機(jī)內(nèi)，啟動(dòng)離心機(jī)(設(shè)定離心時(shí)間90秒)，在45°角度下離心90秒，取下毛坯常溫下冷卻，用車(chē)床車(chē)出雙金屬?gòu)?fù)合面，經(jīng)觀(guān)察，復(fù)合面細(xì)致無(wú)夾渣，離心孔Φ5.8，切片錘擊(8磅，2米)9次，復(fù)合層無(wú)裂痕，復(fù)合良好。
實(shí)施例二生產(chǎn)Φ72×120中高壓閥桿螺母，材質(zhì)要求鋼基與ZCuAl9Fe4合金，內(nèi)孔梯形螺紋為T(mén)r32×6，根據(jù)梯形螺紋的公稱(chēng)直徑，確定復(fù)合孔直徑為Φ36，鋼基選用45#Φ75×125圓鋼，鉆孔、堿洗、酸洗、去酸、涂復(fù)合劑(質(zhì)量組成為氯化鋅2.5％、氯化銨0.5％、氯化鉀2.5％、氯化鈉10％、氯化鋰0.5％、氟化鉀2％、氟化鈉0.5％、碳酸鈉2％、碳酸氫鈉5％、硼砂2％、硼酸2％、水70.5％、做帽口、常溫下干燥，350℃預(yù)熱60分鐘后灌裝冶煉好的ZCuAl9Fe4合金，放入1100～1300℃的恒溫復(fù)合爐內(nèi)保溫15分鐘，高溫狀態(tài)下垂直放入離心機(jī)內(nèi)，啟動(dòng)離心機(jī)(設(shè)定離心時(shí)間180秒)，在垂直狀態(tài)下離心，取下毛坯，常溫下冷卻，用車(chē)床車(chē)出復(fù)合面，經(jīng)觀(guān)察復(fù)合面細(xì)致，無(wú)夾渣，離心孔Φ5.2，切片錘擊(8磅，2米)13次，復(fù)合層無(wú)裂痕，復(fù)合強(qiáng)度高，ZCuAl9Fe4復(fù)合層硬度大，效果良好。
權(quán)利要求
1.一種離心澆鑄法生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬?gòu)?fù)合材料的方法，其特征在于依次包括如下步驟加工鋼基毛坯、鉆復(fù)合孔、堿洗、酸洗、去酸、復(fù)合孔內(nèi)涂覆復(fù)合劑、做帽口、常溫干燥、300～350℃下預(yù)熱、復(fù)合孔內(nèi)灌鑄熔化狀態(tài)下的非鐵金屬或其合金、在850℃～1300℃高溫狀態(tài)下及1200～1800轉(zhuǎn)/分的高轉(zhuǎn)速下離心成型、冷卻、機(jī)加工得到工件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬?gòu)?fù)合材料的方法，其特征在于復(fù)合孔直徑小于30mm的離心時(shí)間為30～60秒，離心角度45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬?gòu)?fù)合材料的方法，其特征在于復(fù)合孔直徑大于30mm的離心時(shí)間為90～180秒，離心角度45°或90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬?gòu)?fù)合材料的方法，其特征在于復(fù)合孔的開(kāi)孔直徑比工件的內(nèi)螺紋公稱(chēng)直徑大3～6mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬?gòu)?fù)合材料的方法，其特征在于所述復(fù)合劑的質(zhì)量組成為氯化鋅0.5～2.5％、氯化銨0.5～2.5％、氯化鉀2.5～10％、氯化鈉5～10％、氯化鋰0.5～1.5％、氟化鉀0.2～3％、氟化鈉0.2～3％、碳酸鈉2～5％、碳酸氫鈉2～5％、硼砂2～10％、硼酸2～5％及余量的水。
全文摘要
離心澆鑄法生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬?gòu)?fù)合材料的方法，依次包括如下步驟加工鋼基毛坯、鈷復(fù)合孔、堿洗、酸洗、去酸、復(fù)合孔內(nèi)涂覆復(fù)合劑、做帽口、常溫干燥、300～350℃下預(yù)熱、復(fù)合孔內(nèi)灌鑄熔化狀態(tài)下的非鐵金屬或其合金、在850℃～1300℃高溫狀態(tài)下及1200～1800轉(zhuǎn)/分的高轉(zhuǎn)速下離心成型、冷卻、機(jī)加工。離心澆鑄法生產(chǎn)的鋼基耐磨雙金屬?gòu)?fù)合材料與灌鑄法相比，具有復(fù)合面致密、無(wú)夾渣，附著力強(qiáng)，抗拉力大、復(fù)合層不易脫落的特點(diǎn)，不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量，更擴(kuò)大了鋼基耐磨雙金屬?gòu)?fù)合材料的用途。
文檔編號(hào)B22D19/06GK101077519SQ20061004456
公開(kāi)日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2006年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月24日
發(fā)明者王明光, 王正謙, 李士慶, 邊欣 申請(qǐng)人:淄博金鞠雙金屬制品有限公司