專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鋼銅復(fù)合軸套的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造鋼銅復(fù)合軸套的方法。
背景技術(shù)：
鋼銅復(fù)合軸套是我國(guó)二十世紀(jì)三十年代發(fā)展應(yīng)用的一種新型產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有疲 勞強(qiáng)度高，導(dǎo)熱性、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)，適合于承受中速，高沖擊載荷傳動(dòng)使用，可替代傳統(tǒng)的 滑動(dòng)軸套和純銅軸套。 現(xiàn)有技術(shù)中，鋼銅復(fù)合軸套多采用粉末冶金工藝生產(chǎn)，即首先以低碳鋼背為基體， 表面燒結(jié)不同成分的銅合金粉末，經(jīng)過(guò)多次高溫?zé)Y(jié)和致密軋制形成鋼銅一體的雙金屬帶 材，雙金屬帶材再通過(guò)焊接和機(jī)械加工形成鋼銅復(fù)合軸套。該工藝采用粉末軋制和對(duì)接焊 接，銅合金的致密度及力學(xué)性能較低，特別是對(duì)于厚大鋼背的產(chǎn)品，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大生 產(chǎn)，而且，粉末冶金需大型的燒結(jié)設(shè)備，工藝復(fù)雜，生產(chǎn)流程較長(zhǎng)，成本費(fèi)用高，技術(shù)要求高， 應(yīng)用范圍局限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改進(jìn)的鋼銅復(fù) 合軸套的制造方法。 為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案
—種鋼銅復(fù)合軸套的制造方法，該方法包括如下步驟
(1)、將鋼軸套的一端密封從而可以容留銅合金液； (2)、對(duì)帶有銅合金液的所述鋼軸套進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)，從而使位于鋼軸套內(nèi)的銅合金 液在離心力的作用下結(jié)合到其內(nèi)表面上； (3)、對(duì)經(jīng)過(guò)步驟(2)的鋼軸套進(jìn)行機(jī)械加工以獲得所需規(guī)格的鋼銅復(fù)合軸套。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面步驟(2)具體操作為將設(shè)定量的銅合金料、脫氧劑以及 除渣劑加入到鋼軸套內(nèi)，封住鋼軸套并加熱至銅合金料熔化得到所述銅合金液，然后將鋼 軸套裝在離心機(jī)上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，直至鋼軸套冷卻至10(TC 60(TC。在一個(gè)具體的實(shí)施例中， 將鋼軸套在溫度950°C 110(TC下加熱1 2小時(shí)以獲得銅合金液，且離心機(jī)的轉(zhuǎn)速選擇 為600 1200轉(zhuǎn)/分鐘。另外，優(yōu)選地，通過(guò)向鋼軸套的外表面噴冷卻水加速鋼軸套的冷 卻。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，步驟(2)具體操作為將加熱至90(TC以上的鋼軸套裝在
離心機(jī)上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)將溫度為950°C IIO(TC的設(shè)定量的銅合金液澆注到所述鋼軸套
內(nèi)，待形成銅合金層后，向鋼軸套外表面噴冷卻水，待鋼軸套溫度降至600°C以下后取下鋼
軸套。在該種方式下，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速可以選擇為600 1000轉(zhuǎn)/分鐘。 根據(jù)本發(fā)明，所述制造方法還包括在步驟(2)之前，對(duì)鋼軸套的內(nèi)表面依次進(jìn)行
凈化和表面涂層處理。其中，凈化是指對(duì)除去鋼軸套表面的油、銹等從而使鋼軸套內(nèi)表面光
亮；所述涂層處理是指在一定溫度下，在鋼軸套的內(nèi)表面涂上均勻的涂料，從而形成一保護(hù)層，增加對(duì)銅合金層的附著力。凈化和表面涂層處理均可采用本領(lǐng)域常規(guī)的技術(shù)手段來(lái)完 成。 優(yōu)選地，本發(fā)明中所述銅合金為錫青銅。
由于以上技術(shù)方案的實(shí)施，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn) 本發(fā)明通過(guò)離心鑄造法使熔化的銅合金在強(qiáng)離心力的作用下，通過(guò)銅金屬的填充
和兩種不同金屬收縮張力及表面熱物理作用形成較高的結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)通過(guò)控制銅合金加
熱和熔化，保證銅合金內(nèi)部質(zhì)量。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，成本費(fèi)用低，適合生產(chǎn)
各種鋼銅復(fù)合軸套；另外，應(yīng)用本發(fā)明方法獲得的銅層表面，具有組織致密、機(jī)械性能高、表
面光潔度好、自潤(rùn)滑性和耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，但不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例l本實(shí)施例提供一種如下規(guī)格尺寸的鋼銅復(fù)合軸套外徑185mm，內(nèi)徑155mm，長(zhǎng)度 80mm，銅合金層的厚度為5mm。鋼軸套材質(zhì)20鋼；銅合金層材質(zhì)ZQSnlO-2 ;軸套外圓及端 面粗糙度Ra3. 2，內(nèi)圓合金銅層的表面粗糙度Ral. 6。
上述鋼銅復(fù)合軸套的制造方法具體包括如下步驟 (1)、鋼軸套制備選取外徑195mm、內(nèi)徑160mm、長(zhǎng)度255mm的鋼管，加工成外徑 190mm、內(nèi)徑165mm、長(zhǎng)度250mm尺寸的鋼軸套。在鋼軸套的外表面預(yù)留3 5mm的加工余量 以便鑄造后繼續(xù)加工，鋼軸套兩端用蓋板封口 ，且在其中的一端留澆注口 。
(2)、鋼軸套凈化鋼軸套凈化包括除油、除銹，具體為除銹用硝基漆稀釋劑浸
泡至鋼軸套呈亮色，無(wú)斑點(diǎn)，然后用水沖洗；除油用工業(yè)洗滌劑除油并清洗。
(3)、表面涂層處理在電阻爐內(nèi)把除油除銹后的鋼軸套在15(TC左右預(yù)熱，預(yù)熱
后，在鋼軸套的內(nèi)表面涂上均勻的四水硼砂涂料，四水硼砂涂料溫度為80°C。 (4)加熱鋼軸套涂刷涂料后，將鋼軸套擺放在爐內(nèi)進(jìn)行加熱，溫度控制在950°C，
時(shí)間lh左右。 (5)銅合金冶煉使用銅合金牌號(hào)Snl0-2，銅合金液的出爐溫度1050°C 。
(6)離心澆注鋼軸套加熱后移至離心鑄造機(jī)上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分鐘， 同時(shí)澆注銅合金液，形成銅合金層后，向鋼軸套的外表面噴水，鋼軸套溫度降至60(TC以下 時(shí)，即可取下。 (7)采用車(chē)削的方法達(dá)到所述鋼銅復(fù)合軸套的長(zhǎng)度、內(nèi)徑、外徑的尺寸要求，長(zhǎng)度 80mm、內(nèi)徑155mm、外徑185mm(其中鋼軸套厚度10mm、錫青銅層厚度5mm)，該實(shí)例可加工成 3個(gè)復(fù)合軸套。 (8)根據(jù)產(chǎn)品要求，在復(fù)合軸套的銅合金層表面加工出油槽和油孔以及鑲嵌用于 潤(rùn)滑的石墨的底孔，以便提高軸套的潤(rùn)滑性能。 經(jīng)銅合金層表面檢查和銅試樣性能檢測(cè)，該復(fù)合軸套質(zhì)量良好，銅層表面光潔，無(wú) 裂紋、夾渣和縮松缺陷，銅合金硬度大于80HB，鋼銅之間緊密結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到40MPa，滿 足使用要求。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供一種如下規(guī)格尺寸的法蘭式鋼銅復(fù)合軸套法蘭外徑130mm，內(nèi)徑 52mm，法蘭厚度18mm，直筒端外徑82mm，內(nèi)徑同法蘭內(nèi)徑，總長(zhǎng)46mm，錫青銅厚度3mm。鋼 軸套材質(zhì)20鋼；銅層材質(zhì)ZQSnlO-2，軸套外圓及端面粗糙度Ra3. 2，內(nèi)圓銅層表面粗糙度 Ral. 6。 上述法蘭式鋼銅復(fù)合軸套的制造方法包括如下步驟 (1)、鋼軸套制備采用外徑140mm實(shí)心棒料進(jìn)行法蘭式鋼軸套切削加工，加工后 的形狀為兩端面帶法蘭( 一式兩件)，法蘭盤(pán)外徑136mm、直筒外徑90mm，內(nèi)徑58mm、長(zhǎng)度 98mm。要求內(nèi)孔及兩端面表面粗糙度Ral. 6，外表面粗糙度Ra6. 3，外表面留有3-5mm的加 工余量以便鑄造后繼續(xù)加工，鋼軸套法蘭一端先用厚度為lOmm端蓋焊死，另一端在加完錫 青銅料后再焊死。端蓋與法蘭之間留有3mm縫隙，以形成法蘭端面的銅層。
(2)鋼軸套凈化鋼軸套凈化包括除油、除銹和上保護(hù)層，其工藝為除銹用X-l 硝基漆稀釋劑浸泡2-3min，鋼軸套呈亮色，無(wú)斑點(diǎn)，然后用水沖洗。除油用工業(yè)洗滌劑除 油并清洗。 (3)表面涂層處理在電阻爐內(nèi)把除油除銹后的鋼軸套進(jìn)行預(yù)熱，其預(yù)熱溫度 150-20(TC，預(yù)熱后在鋼軸套內(nèi)表面上涂上均勻的四水硼砂涂料，涂料溫度為80-10(TC，涂 層厚度O. 5-lmm。 (4)離心在鋼軸套內(nèi)添加錫青銅合金料、脫氧劑(磷銅)和除渣劑，添加量及料 的配方按照產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大小進(jìn)行計(jì)算，然后密封焊接端口 ，進(jìn)而采用煤氣高溫爐對(duì)鋼軸套內(nèi) 的銅合金進(jìn)行加熱熔化，加熱溫度95(TC左右，加熱時(shí)間1-2小時(shí)，直至銅合金料熔化成液 態(tài)得銅合金液。 (5)離心待鋼軸套內(nèi)銅合金料熔化成液態(tài)得銅合金液后，將鋼軸套迅速裝卡在 離心機(jī)上高速旋轉(zhuǎn)，直至冷卻。轉(zhuǎn)速采用800轉(zhuǎn)/分種(根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大小選擇)，旋轉(zhuǎn) 5-10s后，向鋼軸套外表面雨淋式噴水，其水壓0. 2-0. 25Mpa，氣壓為0. 6Mpa，待鋼軸套溫度 降至200-60(TC時(shí)，即可取下軸套。 (6)采用車(chē)削的方法達(dá)到復(fù)合軸套的長(zhǎng)度、內(nèi)徑、外徑的尺寸要求。該實(shí)例可加工 成2個(gè)法蘭式鋼銅復(fù)合軸套。 經(jīng)銅金屬表面檢查和銅試樣性能檢測(cè)，該復(fù)合軸套質(zhì)量良好，銅層表面光潔，無(wú)裂 紋、夾渣和縮松缺陷，銅合金硬度大于80HB，鋼銅之間緊密結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到40MPa，滿足 使用要求。 綜上所述，本發(fā)明能夠高效率的生產(chǎn)鋼銅復(fù)合軸套，達(dá)到以鋼代銅的目的，節(jié)約稀 有資源，降低生產(chǎn)成本，滿足大型、高負(fù)荷機(jī)械設(shè)備的使用要求，具有良好的應(yīng)用前景。
以上對(duì)本發(fā)明做了詳盡的描述，但本發(fā)明不限于上述的實(shí)施例。凡根據(jù)本發(fā)明的 精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種鋼銅復(fù)合軸套的制造方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1)、將鋼軸套的一端密封從而可以容留銅合金液；(2)、對(duì)帶有銅合金液的所述鋼軸套進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)，從而使位于所述鋼軸套內(nèi)的銅合金液在離心力的作用下結(jié)合到所述鋼軸套的內(nèi)表面上；(3)、對(duì)經(jīng)過(guò)步驟(2)的鋼軸套進(jìn)行機(jī)械加工以獲得所需規(guī)格的鋼銅復(fù)合軸套。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼銅復(fù)合軸套的制造方法，其特征在于步驟(2)具體操 作為將設(shè)定量的銅合金料、脫氧劑以及除渣劑加入到鋼軸套內(nèi)，封住鋼軸套并加熱至銅 合金料熔化得到所述銅合金液，然后將鋼軸套裝在離心機(jī)上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，直至鋼軸套冷卻至 100°C 600°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼銅復(fù)合軸套的制造方法，其特征在于所述離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為600 1200轉(zhuǎn)/分鐘。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼銅復(fù)合軸套的制造方法，其特征在于步驟(2)中，通過(guò)向 所述鋼軸套的外表面噴冷卻水加速鋼軸套的冷卻。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼銅復(fù)合軸套的制造方法，其特征在于將所述鋼軸套在溫 度950°C 110(TC下加熱1 2小時(shí)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼銅復(fù)合軸套的制造方法，其特征在于步驟(2)具體操作 為將加熱至90(TC以上的鋼軸套裝在離心機(jī)上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)將溫度為95(TC IIO(TC的 設(shè)定量的銅合金液澆注到所述鋼軸套內(nèi)，待形成銅合金層后，向鋼軸套外表面噴冷卻水，待 鋼軸套溫度降至600°C以下后取下鋼軸套。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋼銅復(fù)合軸套的制造方法，其特征在于所述的離心機(jī)的轉(zhuǎn) 速為600 1000轉(zhuǎn)/分鐘。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的鋼銅復(fù)合軸套的制造方法，其特征在于所述 制造方法還包括在所述步驟(2)之前，對(duì)所述鋼軸套的內(nèi)表面依次進(jìn)行凈化和表面涂層 處。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的鋼銅復(fù)合軸套的制造方法，其特征在于所述 銅合金為錫青銅。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋼銅復(fù)合軸套的制造方法，該方法包括如下步驟(1)將鋼軸套的一端密封從而可以容留銅合金液；(2)對(duì)帶有銅合金液的所述鋼軸套進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)，從而使位于鋼軸套內(nèi)的銅合金液在離心力的作用下結(jié)合到其內(nèi)表面上；(3)對(duì)經(jīng)過(guò)步驟(2)的鋼軸套進(jìn)行機(jī)械加工以獲得所需規(guī)格的鋼銅復(fù)合軸套。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，成本費(fèi)用低，適合生產(chǎn)各種鋼銅復(fù)合軸套；另外，應(yīng)用本發(fā)明方法獲得的銅層表面，具有組織致密、機(jī)械性能高、表面光潔度好、自潤(rùn)滑性和耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B22D13/00GK101701603SQ20091018651
公開(kāi)日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月16日
發(fā)明者孫林軍, 陸忠飛 申請(qǐng)人:吳江市榮順精密鑄件有限公司