專利名稱：一種挖掘機(jī)械用鋼銅雙金屬軸承的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，特別涉及一種挖掘機(jī)械用鋼銅雙金屬軸承的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著工程機(jī)械領(lǐng)域技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)液壓式挖掘機(jī)尤其是大噸位和大功率挖掘機(jī)的關(guān)鍵工作裝置提出了更高的要求。工作裝置是直接完成挖掘任務(wù)的裝置，其可靠性對(duì)液壓挖掘機(jī)整機(jī)性能影響很大。它由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗等三部分鉸接而成，動(dòng)臂起落、斗桿伸縮和鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)都用往復(fù)式雙作用液壓缸控制。為了適應(yīng)各種不同施工作業(yè)的需要，液壓挖掘機(jī)可以配裝多種工作裝置，如挖掘、起重、裝載、平整、夾鉗、推土、沖擊錘等多種作業(yè)機(jī)具。實(shí)際使用中，工作裝置處于低速重載的實(shí)際工況，這就對(duì)軸和軸承的工作性能提出了非常高的要求，而在挖掘機(jī)設(shè)計(jì)中，工作裝置的重量在能滿足設(shè)計(jì)性能參數(shù)的前 提下應(yīng)盡可能緊湊，所以合理設(shè)計(jì)軸承對(duì)挖掘機(jī)整機(jī)性能至關(guān)重要。為了有效地提高工作裝置的可靠性與穩(wěn)定性，目前大多使用滑動(dòng)軸承，并安裝于液壓式挖掘機(jī)的摩擦部位，以有效地提高運(yùn)動(dòng)部位的潤(rùn)滑性與耐磨性。此類滑動(dòng)軸承主要為兩類，一類是應(yīng)用于動(dòng)臂起落和斗桿伸縮部位、以銅合金為基體的自潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承，可以滿足在較高載荷和很低速度下的耐磨性需求，但此類軸承的主要缺點(diǎn)是成本較高；另一類是應(yīng)用于鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)部位、以合金鋼為基體的滑動(dòng)軸承，可以滿足高承載和相對(duì)高的速度下的使用壽命需求，目前遇到的主要問(wèn)題是潤(rùn)滑性較差，需要外部潤(rùn)滑的頻率較高，若缺油或少油時(shí)，軸承的耐磨性會(huì)明顯下降，以至于更換頻率較高。公開號(hào)為CN101649858A的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承及其制備方法，其鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承具有成本低廉，承載能力高，自潤(rùn)滑性和耐磨損能力優(yōu)異等特點(diǎn)，燒結(jié)后內(nèi)層銅合金硬度HB ^ IOOMPa0但由于其銅和鋼的結(jié)合層為電鍍銅層，較薄，并且在鋼管內(nèi)部，電鍍一致性不好，因此其銅層和鋼層的結(jié)合效果不是十分理想，并且其銅合金材料也有待進(jìn)一步改進(jìn)，以獲得更好的性能。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種挖掘機(jī)械用鋼銅雙金屬軸承的制備方法。采用該方法制備的鋼銅雙金屬軸承的鋼銅界面結(jié)合力強(qiáng)，并且綜合性能優(yōu)
巳升。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種挖掘機(jī)械用鋼銅雙金屬軸承的制備方法，所述方法包括如下步驟I)將碳鋼或不銹鋼鋼管通過(guò)機(jī)械加工成無(wú)縫管鋼套，內(nèi)孔加工至所需要的尺寸，并保證壁厚的二次加工余量；2)將-200目純銅粉末裝入環(huán)狀模具中進(jìn)行壓制壓制壓力為350_450MPa，并保證脫模后所壓制的環(huán)狀毛坯外徑較前述鋼套內(nèi)徑大約O. 03-0. 05mm,制備成厚度為O. 5-lmm的環(huán)狀毛坯；將環(huán)狀毛坯用小型壓機(jī)壓入鋼套形成組合件；將組合件放置于還原氣氛或惰性氣氛燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)成型，其燒結(jié)溫度為800-830°C，燒結(jié)時(shí)間為90-150分鐘，隨爐冷卻至300°C后出爐空冷，制備成內(nèi)襯純銅層的復(fù)合鋼套；然后內(nèi)襯純銅層車削減薄至O. 2-0. 3mm ；3)制備銅基粉末冶金材料，該材料由以重量百分比計(jì)的下列組份組成-200目鋁粉 12-14%，-300 目錳粉 1-3%，-300 目錫粉 O. 5-1. 5%, -200 目鐵粉 7. 5-8. 5%, -200 目鈰粉O. 2-0. 4%，膠體二硫化鑰2-3%，-120目鱗片石墨4_5%，余量為-200目電解銅粉；按比例稱量好后，機(jī)械混合，混合時(shí)先混合鋁粉，錳粉，錫粉，鐵粉，鈰粉和銅粉，混合時(shí)加入占總料重量O. 5%的機(jī)油，混合4-6小時(shí)后加入二硫化鑰和鱗片石墨，然后再混合3-5小時(shí)，制備成混合料；將混合料裝入環(huán)狀模具中進(jìn)行壓制，壓制壓力為400-500MPa，并保證脫模后所壓制的環(huán)狀毛坯外徑較前述鋼套內(nèi)徑略大，二者間隙大約為O. 05-0. 07mm，將銅基粉末冶金材料毛坯壓入復(fù)合鋼套中形成組合件；4)將組合件放置于還原氣氛或惰性氣氛燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)成型，其燒結(jié)溫度為 930-950°C，燒結(jié)時(shí)間為180-240分鐘；隨爐冷卻至300°C后空冷至常溫；5)對(duì)軸承內(nèi)表面、加油孔及油槽進(jìn)行相應(yīng)加工，保證合金層厚度> 2mm ;進(jìn)行真空浸潰潤(rùn)滑油，保證含油率> 12% (體積比)。本發(fā)明具有如下有益效果。I)本發(fā)明采用純銅制備過(guò)渡層，過(guò)渡層具有一定的厚度，經(jīng)粉末冶金燒結(jié)的方式與鋼套結(jié)合，并且在結(jié)合銅基粉末冶金材料后再次進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，純銅和鋼套之間經(jīng)受二次燒結(jié)，即復(fù)燒，使其銅和鋼之間的擴(kuò)散層增厚，二者達(dá)到完全冶金結(jié)合，結(jié)合牢固。2)純銅與鋼套燒結(jié)后采用車削減薄至O. 2-0. 3mm,該厚度是在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)出來(lái)的，在后續(xù)燒結(jié)后銅還將少量擴(kuò)散至鋼中，并且與銅基粉末冶金材料中的合金元素互相擴(kuò)散，使得即保證了冶金結(jié)合，又不會(huì)使得結(jié)合層過(guò)厚，而導(dǎo)致由于純銅強(qiáng)度低而導(dǎo)致的結(jié)合層早期失效。3)對(duì)銅基粉末冶金材料進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，在大量正交試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了適宜的合金元素及其添加量，使得其強(qiáng)韌性高，承載能力高，自潤(rùn)滑性和耐磨損能力優(yōu)異等特點(diǎn)，燒結(jié)后內(nèi)層銅合金硬度HB彡150MPa。4)壓制壓力和燒結(jié)溫度等工藝參數(shù)根據(jù)所設(shè)計(jì)的材料的特性如合金元素的作用和性能等，進(jìn)行優(yōu)化，使得制備的材料的綜合性能優(yōu)異。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一一種挖掘機(jī)械用鋼銅雙金屬軸承的制備方法，所述方法包括如下步驟I)將碳鋼或不銹鋼鋼管通過(guò)機(jī)械加工成無(wú)縫管鋼套，內(nèi)孔加工至所需要的尺寸，并保證壁厚的二次加工余量；2)將-200目純銅粉末裝入環(huán)狀模具中進(jìn)行壓制，壓制壓力為350MPa，并保證脫模后所壓制的環(huán)狀毛還外徑較前述鋼套內(nèi)徑大約O. 03-0. 05mm,制備成厚度為1_的環(huán)狀毛坯；將環(huán)狀毛坯用小型壓機(jī)壓入鋼套形成組合件；將組合件放置于還原氣氛或惰性氣氛燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)成型，其燒結(jié)溫度為800°C，燒結(jié)時(shí)間為150分鐘，隨爐冷卻至300°C后出爐空冷，制備成內(nèi)襯純銅層的復(fù)合鋼套；然后內(nèi)襯純銅層車削減薄至O. 2mm ；
3)制備銅基粉末冶金材料，該材料由以重量百分比計(jì)的下列組份組成-200目鋁粉12%，-300目錳粉3%，-300目錫粉0.5%，-200目鐵粉8.5%，-200目鈰粉0.2%，膠體二硫化鑰3%，-120目鱗片石墨4%，余量為-200目電解銅粉；按比例稱量好后，機(jī)械混合，混合時(shí)先混合鋁粉，錳粉，錫粉，鐵粉，鈰粉和銅粉，混合時(shí)加入占總料重量0.5%的機(jī)油，混合6小時(shí)后加入二硫化鑰和鱗片石墨，然后再混合3小時(shí)，制備成混合料；將混合料裝入環(huán)狀模具中進(jìn)行壓制，壓制壓力為500MPa，并保證脫模后所壓制的環(huán)狀毛坯外徑較前述鋼套內(nèi)徑略大，二者間隙大約為O. 05-0. 07_，將銅基粉末冶金材料毛坯壓入復(fù)合鋼套中形成組合件；4)將組合件放置于還原氣氛或惰性氣氛燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)成型，其燒結(jié)溫度為930°C，燒結(jié)時(shí)間為240分鐘；隨爐冷卻至300°C后空冷至常溫；5)對(duì)軸承內(nèi)表面、加油孔及油槽進(jìn)行相應(yīng)加工，保證合金層厚度> 2mm ;進(jìn)行真空浸潰潤(rùn)滑油，保證含油率> 12% (體積比)。
實(shí)施例二一種挖掘機(jī)械用鋼銅雙金屬軸承的制備方法，所述方法包括如下步驟I)將碳鋼或不銹鋼鋼管通過(guò)機(jī)械加工成無(wú)縫管鋼套，內(nèi)孔加工至所需要的尺寸，并保證壁厚的二次加工余量；2)將-200目純銅粉末裝入環(huán)狀模具中進(jìn)行壓制，壓制壓力為450MPa，并保證脫模后所壓制的環(huán)狀毛還外徑較前述鋼套內(nèi)徑大約O. 03-0. 05mm,制備成厚度為O. 5mm的環(huán)狀毛坯；將環(huán)狀毛坯用小型壓機(jī)壓入鋼套形成組合件；將組合件放置于還原氣氛或惰性氣氛燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)成型，其燒結(jié)溫度為830°C，燒結(jié)時(shí)間為90分鐘，隨爐冷卻至300°C后出爐空冷，制備成內(nèi)襯純銅層的復(fù)合鋼套；然后內(nèi)襯純銅層車削減薄至O. 3mm ；3)制備銅基粉末冶金材料，該材料由以重量百分比計(jì)的下列組份組成-200目鋁粉14%，-300目錳粉1%，_300目錫粉1.5%，-200目鐵粉7.5%，-200目鈰粉0.4%，膠體二硫化鑰2%，-120目鱗片石墨5%，余量為-200目電解銅粉；按比例稱量好后，機(jī)械混合，混合時(shí)先混合鋁粉，錳粉，錫粉，鐵粉，鈰粉和銅粉，混合時(shí)加入占總料重量0.5%的機(jī)油，混合4小時(shí)后加入二硫化鑰和鱗片石墨，然后再混合5小時(shí)，制備成混合料；將混合料裝入環(huán)狀模具中進(jìn)行壓制，壓制壓力為400MPa，并保證脫模后所壓制的環(huán)狀毛坯外徑較前述鋼套內(nèi)徑略大，二者間隙大約為O. 05-0. 07_，將銅基粉末冶金材料毛坯壓入復(fù)合鋼套中形成組合件；4)將組合件放置于還原氣氛或惰性氣氛燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)成型，其燒結(jié)溫度為950°C，燒結(jié)時(shí)間為180分鐘；隨爐冷卻至300°C后空冷至常溫；5)對(duì)軸承內(nèi)表面、加油孔及油槽進(jìn)行相應(yīng)加工，保證合金層厚度> 2mm ;進(jìn)行真空浸潰潤(rùn)滑油，保證含油率> 12% (體積比)。實(shí)施例三一種挖掘機(jī)械用鋼銅雙金屬軸承的制備方法，所述方法包括如下步驟I)將碳鋼或不銹鋼鋼管通過(guò)機(jī)械加工成無(wú)縫管鋼套，內(nèi)孔加工至所需要的尺寸，并保證壁厚的二次加工余量；2)將-200目純銅粉末裝入環(huán)狀模具中進(jìn)行壓制，壓制壓力為400MPa，并保證脫模后所壓制的環(huán)狀毛還外徑較前述鋼套內(nèi)徑大約O. 03-0. 05mm,制備成厚度為O. 8mm的環(huán)狀毛坯；將環(huán)狀毛坯用小型壓機(jī)壓入鋼套形成組合件；將組合件放置于還原氣氛或惰性氣氛燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)成型，其燒結(jié)溫度為815°C，燒結(jié)時(shí)間為120分鐘，隨爐冷卻至300°C后出爐空冷，制備成內(nèi)襯純銅層的復(fù)合鋼套；然后內(nèi)襯純銅層車削減薄至O. 25mm ；3)制備銅基粉末冶金材料，該材料由以重量百分比計(jì)的下列組份組成-200目鋁粉13%，-300目錳粉2%，-300目錫粉1.0%，-200目鐵粉8.0%，-200目鈰粉0.3%，膠體二硫化鑰2. 5%, -120目鱗片石墨4. 5%，余量為-200目電解銅粉；按比例稱量好后，機(jī)械混合，混合時(shí)先混合鋁粉，錳粉，錫粉，鐵粉，鈰粉和銅粉，混合時(shí)加入占總料重量0.5%的機(jī)油，混合5小時(shí)后加入二硫化鑰和鱗片石墨，然后再混合4小時(shí)，制備成混合料；將混合料裝入環(huán)狀模具中進(jìn)行壓制，壓制壓力為450MPa，并保證脫模后所壓制的環(huán)狀毛坯外徑較前述鋼套內(nèi)徑略大，二者間隙大約為O. 05-0. 07mm，將銅基粉末冶金材料毛坯壓入復(fù)合鋼套中形成組合件；4)將組合件放置于還原氣氛或惰性氣氛燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)成型，其燒結(jié)溫度為940°C，燒結(jié)時(shí)間為210分鐘；隨爐冷卻至300°C后空冷至常溫；
5)對(duì)軸承內(nèi)表面、加油孔及油槽進(jìn)行相應(yīng)加工，保證合金層厚度> 2mm ;進(jìn)行真空浸潰潤(rùn)滑油，保證含油率> 12% (體積比)。申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種挖掘機(jī)械用鋼銅雙金屬軸承的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 1)將碳鋼或不銹鋼鋼管通過(guò)機(jī)械加工成無(wú)縫管鋼套，內(nèi)孔加工至所需要的尺寸，并保證壁厚的二次加工余量； 2)將-200目純銅粉末裝入環(huán)狀模具中進(jìn)行壓制壓制壓力為350-450MPa，并保證脫模后所壓制的環(huán)狀毛還外徑較前述鋼套內(nèi)徑大約0. 03-0. 05mm,制備成厚度為0. 5-lmm的環(huán)狀毛坯；將環(huán)狀毛坯用小型壓機(jī)壓入鋼套形成組合件；將組合件放置于還原氣氛或惰性氣氛燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)成型，其燒結(jié)溫度為800-830°C，燒結(jié)時(shí)間為90-150分鐘，隨爐冷卻至300°C后出爐空冷，制備成內(nèi)襯純銅層的復(fù)合鋼套；然后內(nèi)襯純銅層車削減薄至.0.2-0. 3mm ; .3)制備銅基粉末冶金材料，該材料由以重量百分比計(jì)的下列組份組成-200目鋁粉.12-14%,-300 目錳粉 1-3%，-300 目錫粉 0. 5-1. 5%,-200 目鐵粉 7. 5-8. 5%,-200 目鈰粉.0.2-0. 4%，膠體二硫化鑰2-3%，-120目鱗片石墨4-5%，余量為-200目電解銅粉；按比例稱量好后，機(jī)械混合，混合時(shí)先混合鋁粉，錳粉，錫粉，鐵粉，鈰粉和銅粉，混合時(shí)加入占總料重量0. 5%的機(jī)油，混合4-6小時(shí)后加入二硫化鑰和鱗片石墨，然后再混合3-5小時(shí)，制備成混合料；將混合料裝入環(huán)狀模具中進(jìn)行壓制，壓制壓力為400-500MPa，并保證脫模后所壓制的環(huán)狀毛坯外徑較前述鋼套內(nèi)徑略大，二者間隙大約為0. 05-0. 07mm，將銅基粉末冶金材料毛坯壓入復(fù)合鋼套中形成組合件； .4)將組合件放置于還原氣氛或惰性氣氛燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)成型，其燒結(jié)溫度為930-950°C，燒結(jié)時(shí)間為180-240分鐘；隨爐冷卻至300°C后空冷至常溫； . 5)對(duì)軸承內(nèi)表面、加油孔及油槽進(jìn)行相應(yīng)加工，保證合金層厚度>2mm ;進(jìn)行真空浸潰潤(rùn)滑油，保證含油率≥12% (體積比)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種挖掘機(jī)械用鋼銅雙金屬軸承的制備方法，所述方法包括如下步驟1)制備鋼套；2)采用純銅粉末制備成厚度為0.5-1mm的環(huán)狀毛坯，然后將其與鋼套燒結(jié)制備成復(fù)合鋼套；然后將內(nèi)襯純銅層車削減薄至0.2-0.3mm；3)制備銅基粉末冶金材料，該材料由以重量百分比計(jì)的下列組份組成-200目鋁粉12-14％，-300目錳粉1-3％，-300目錫粉0.5-1.5％，-200目鐵粉7.5-8.5％，-200目鈰粉0.2-0.4％，膠體二硫化鉬2-3％，-120目鱗片石墨4-5％，余量為-200目電解銅粉；然后混料并壓制成環(huán)狀壓坯后壓入復(fù)合鋼套中形成組合件；4)將組合件燒結(jié)成型；5)后處理。
文檔編號(hào)B22F3/16GK102806349SQ20121030559
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者李艷 申請(qǐng)人:李艷