雙金屬止推滑動軸承毛坯制備方法及所用工裝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙金屬止推滑動軸承毛坯制備方法及所用工裝，方法包括以下步驟：第一步，混制合金料和輔料：將銅合金顆粒、銅氣焊劑、木炭顆?；旌暇鶆?；第二步，將混制的合金料和輔料裝入模具中，將兩個夾持法蘭裝置通過外力施加裝置分別壓緊在模具的兩端；第三步，將感應(yīng)加熱裝置置于模具的外周，隨后轉(zhuǎn)動模具，調(diào)整離心轉(zhuǎn)速和感應(yīng)加熱裝置的加熱功率，將合金顆粒混合物熔化；第四步，移開感應(yīng)加熱裝置，將第三步制好的雙金屬毛坯置于移動式冷卻裝置中，先采用下噴水裝置進(jìn)行冷卻一定時間，再開啟上噴水裝置兩者共同作用將雙金屬毛坯冷卻至室溫。工裝包括模具、夾持法蘭裝置和移動式冷卻裝置。本發(fā)明工藝合理、能減少雙金屬毛坯缺陷。
【專利說明】雙金屬止推滑動軸承毛坯制備方法及所用工裝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種雙金屬止推滑動軸承毛坯離心鑄造方法和所用工裝。

【背景技術(shù)】
[0002] 感應(yīng)加熱-顆粒離心熔鑄工藝是將預(yù)制好合格成份的合金顆粒裝入鋼殼內(nèi)，置于 中頻感應(yīng)器內(nèi)且圍繞軸心旋轉(zhuǎn)，輸入中頻感應(yīng)器的電流在鋼殼上產(chǎn)生強(qiáng)大的表面渦流并逐 層透入鋼殼里層，使鋼殼迅速升溫熔化合金顆粒，旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將合金液均勻沾附于 鋼殼內(nèi)表面上，同時使非金屬夾雜物和金屬氧化物分離出合金本體，加熱停止后進(jìn)行快速 冷卻使合金液在極短的時間完全凝固于鋼基體上產(chǎn)生良好的冶金結(jié)合，從而得到性能優(yōu)良 的雙金屬薄壁筒形毛坯。
[0003] 因雙金屬薄壁筒形毛坯的技術(shù)要求較高，整個工藝過程難以控制，而雙金屬止推 滑動軸承毛坯中的止推面鋼背和合金的有效結(jié)合被認(rèn)為是不可能實現(xiàn)的，目前國內(nèi)的產(chǎn)品 大多依賴進(jìn)口，許多產(chǎn)品采用常規(guī)的靜止?jié)沧⒎ê统Ｒ?guī)的離心鑄造法后，止推面處常出現(xiàn) 各種缺陷，性能難以滿足要求，因而，采用合理的工藝設(shè)備以及合理的工藝方法來制備高性 能的雙金屬止推滑動軸承毛坯具有一定的現(xiàn)實意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的之一是提供一種用于雙金屬止推滑動軸承毛坯制備的模具。
[0005] 本發(fā)明的目的之二是提供一種用于雙金屬止推滑動軸承毛坯制備的夾持法蘭裝 置。
[0006] 本發(fā)明的目的之三是提供一種用于雙金屬止推滑動軸承毛坯制備的移動式冷卻 裝直。
[0007] 本發(fā)明的目的之四是提供一種工藝合理、減少缺陷的雙金屬止推滑動軸承毛坯制 備方法。
[0008] 實現(xiàn)本發(fā)明第一發(fā)明目的的技術(shù)方案為：一種雙金屬止推滑動軸承毛坯制備用 的模具，包括鋼坯和第一石棉板，所述鋼坯具有內(nèi)孔和環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽設(shè)置在內(nèi)孔的孔 壁，內(nèi)孔與環(huán)形凹槽連通，所述鋼坯的兩端均通過耐高溫粘結(jié)劑粘附有相應(yīng)的第一石棉板， 所述第一石棉板具有中心孔，且第一石棉板的中心孔與鋼坯的內(nèi)孔連通。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的模具結(jié)構(gòu)簡單，鋼坯的結(jié)構(gòu)設(shè)計利于排渣和滿足生產(chǎn) 工藝要求，保證了徑向合金層和軸向合金層的性能，第一石棉板的采用可避免常規(guī)鋼板使 用過程中的傳熱過大和清理困難的問題，中心孔的設(shè)立利于排氣，解決了雙金屬止推滑動 軸承毛坯兩端合金層易出現(xiàn)裂紋缺陷的產(chǎn)生情況。耐高溫粘結(jié)劑的合理配比和使用，保證 了高溫工作環(huán)境中的強(qiáng)度和良好粘結(jié)性能，合金液不易甩出，清理也較容易。
[0010] 實現(xiàn)本發(fā)明第二發(fā)明目的的技術(shù)方案為：一種夾持法蘭裝置，包括法蘭體和第二 石棉板，法蘭體上開有中心孔和與中心孔連通的沉腔，沉腔的底部設(shè)有若干螺栓沉孔，所述 第二石棉板位于沉腔內(nèi)，第二石棉板具有中心排氣孔，中心排氣孔與法蘭體的中心孔連通， 第二石棉板通過粘結(jié)劑與法蘭體的沉腔的底面固定。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的夾持法蘭裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長，避免了雙金屬層 的偏心和因氣體不能較好排出去而產(chǎn)生的氣孔缺陷，鑄件殘余應(yīng)力小，節(jié)省了夾持法蘭裝 置更換時間和材料費用。
[0012] 實現(xiàn)本發(fā)明第三發(fā)明目的的技術(shù)方案為：一種移動式冷卻裝置，包括支撐框、上進(jìn) 水管路、帶有上噴水口的上噴水裝置、擋水板、下進(jìn)水管路、帶有下噴水口的下噴水裝置和 行走裝置，所述上進(jìn)水管路與上噴水裝置連通，所述下進(jìn)水管路與下噴水裝置連通，上噴水 裝置和下噴水裝置分別固定在支撐框內(nèi)的上部和下部，上噴水裝置和下噴水裝置面對面布 置，擋水板固定在支撐框內(nèi)的下部，擋水板的高度高于下噴水裝置的頂部，所述行走裝置裝 在支撐框的下部，所述行走裝置包括支撐桿和滑輪，支撐桿的上端固定連接支撐框的底部， 滑輪裝在支撐桿的下部，所述行走裝置為兩個或兩個以上。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的移動式冷卻裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于移動和控制工藝過程 及時間，支撐框最好采用環(huán)氧樹脂板，其能承受一定的高溫和絕緣，安全性高，還具有操作 簡便及成本低的優(yōu)點。
[0014] 實現(xiàn)本發(fā)明第四發(fā)明目的的技術(shù)方案為：一種雙金屬止推滑動軸承毛坯制備方 法，采用上述的雙金屬止推滑動軸承毛坯制備用的模具、上述的夾持法蘭裝置和上述的移 動式冷卻裝置，且包括以下步驟： 第一步，混制合金料和輔料：將銅合金顆粒、銅氣焊劑、木炭顆?；旌暇鶆颍?第二步，將混制的合金料和輔料裝入模具中，將兩個夾持法蘭裝置通過外力施加裝置 分別壓緊在模具的兩端； 第三步，將感應(yīng)加熱裝置置于模具的外周，隨后轉(zhuǎn)動模具，調(diào)整離心轉(zhuǎn)速和感應(yīng)加熱裝 置的加熱功率，將合金顆粒混合物熔化； 第四步，移開感應(yīng)加熱裝置，將第三步制好的雙金屬毛坯置于移動式冷卻裝置中，先采 用下噴水裝置進(jìn)行冷卻一定時間，再開啟上噴水裝置兩者共同作用將雙金屬毛坯冷卻至室 溫。
[0015] 優(yōu)選地，在第一步中，所述合金料和輔料的組成為：銅氣焊劑加入量為合金料重量 的6. 0?8. 0%，木炭顆粒直徑為2. 0 mm?5. 0mm，加入量為銅氣焊劑體積的1. 5?2. 0倍。
[0016] 優(yōu)選地，在第二步中，在將兩個夾持法蘭裝置通過外力分別壓緊在模具的兩端之 前，在夾持法蘭裝置的第二石棉板上涂覆石墨水基涂料。
[0017] 優(yōu)選地，在第三步中，離心轉(zhuǎn)速從0至300r/min內(nèi)保持均勻加速，感應(yīng)加熱器的加 熱功率調(diào)整到60KW?80KW之間。
[0018] 優(yōu)選地，在第四步中，開啟下噴水裝置和上噴水裝置的時間間隔控制在10?25秒 范圍內(nèi)。
[0019] 本發(fā)明工藝合理、能夠減少雙金屬止推滑動軸承毛坯的缺陷，生產(chǎn)出的毛坯性能 能夠滿足要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 以下結(jié)合附圖給出的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0021] 圖1是本發(fā)明的雙金屬止推滑動軸承毛坯用的模具的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是采用本發(fā)明生產(chǎn)出的雙金屬止推滑動軸承的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明的夾持法蘭裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是圖3的左視圖； 圖5是本發(fā)明的雙金屬止推滑動軸承毛坯制備方法中的加熱過程示意簡圖； 圖6是本發(fā)明的雙金屬止推滑動軸承毛坯制備方法中的冷卻過程示意簡圖； 圖7是本發(fā)明的移動式冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8是圖7的左視圖。

【具體實施方式】
[0022] 如圖1所示，本發(fā)明的一種雙金屬止推滑動軸承毛坯制備用的模具1，包括鋼坯 1-1和第一石棉板1-3,所述鋼坯1-1具有內(nèi)孔1-1-1和環(huán)形凹槽1-1-2,環(huán)形凹槽1-1-2設(shè) 置在內(nèi)孔1-1-1的孔壁，內(nèi)孔1-1-1與環(huán)形凹槽1-1-2連通，所述鋼坯1-1的兩端均通過耐 高溫粘結(jié)劑1-2粘附有相應(yīng)的第一石棉板1-3,所述第一石棉板1-3具有中心孔1-3-1，且 第一石棉板1-3的中心孔1-3-1與鋼坯1-1的內(nèi)孔1-1-1連通。
[0023] 所述凹槽1-1-2為U形狀，U型口一側(cè)與鋼坯1-1軸向方向采用圓弧連接，便于排 漁，鋼坯1-1需經(jīng)除油、除銹和掛鹽處理。第一石棉板1-3厚度> 2mm，中心孔1-3-1直徑 >8_，避免了雙金屬止推軸承毛坯兩端因傳熱太快導(dǎo)致的裂紋缺陷以及排氣不通暢導(dǎo)致 的氣孔缺陷。耐高溫粘結(jié)劑1-2為甲基纖維素和水調(diào)配而成，甲基纖維素和水的體積比為 1:5?7,使用后采用120±40°C保溫2?6h進(jìn)行固化。
[0024] 所述凹槽1-1-2中填充銅合金后機(jī)加工即可獲得性能優(yōu)良的止推面合金層1-6， 如圖2所示，模具中的鋼坯1-1即為雙金屬止推滑動軸承的鋼背。
[0025] 如圖3、4所示，本發(fā)明一種夾持法蘭裝置2,包括法蘭體2-1和第二石棉板2-2,法 蘭體2-1上開有中心孔2-1-1和與中心孔2-1-1連通的沉腔2-1-2,沉腔2-1-2的底部設(shè)有 若干螺栓沉孔2-1-3,所述第二石棉板2-2位于沉腔2-1-2內(nèi)，第二石棉板2-2具有中心排 氣孔2-2-1，中心排氣孔2-2-1與法蘭體2-1的中心孔2-1-1連通，第二石棉板2-2通過粘 結(jié)劑2-3與法蘭體2-1的沉腔2-1-2的底面固定。
[0026] 所述中心排氣孔2-2-1和中心孔2-1-1便于排氣來減少鑄件中氣孔的產(chǎn)生，第二 石棉板2-2厚度彡2_，粘結(jié)劑2-3中的甲基纖維素和水的調(diào)配體積比為1:3?10。
[0027] 如圖7、8所示，本發(fā)明的一種移動式冷卻裝置3,包括支撐框3-4、上進(jìn)水管路3-1、 帶有上噴水口 3-3的上噴水裝置3-2、擋水板3-5、下進(jìn)水管路3-7、帶有下噴水口 3-10的 下噴水裝置3-6和行走裝置，所述上進(jìn)水管路3-1與上噴水裝置3-2連通，所述下進(jìn)水管路 3-7與下噴水裝置3-6連通，上噴水裝置3-2和下噴水裝置3-6分別固定在支撐框3-4內(nèi)的 上部和下部，上噴水裝置3-2和下噴水裝置3-6面對面布置，擋水板3-5固定在支撐框3-4 內(nèi)的下部，擋水板5的高度高于下噴水裝置3-6的頂部，所述行走裝置裝在支撐框3-4的下 部，所述行走裝置包括支撐桿3-8和滑輪3-9,支撐桿3-8的上端固定連接支撐框3-4的底 部，滑輪3-9裝在支撐桿3-8的下部，所述行走裝置為兩個或兩個以上。
[0028] 如圖1、2、3、4、5、6、7、8所示，本發(fā)明的一種采用上述雙金屬止推滑動軸承毛坯制 備用的模具1、夾持法蘭裝置2和移動式冷卻裝置3的雙金屬止推滑動軸承毛坯制備方法， 包括以下步驟： 第一步，混制合金料和輔料6 :將銅合金顆粒、銅氣焊劑、木炭顆?；旌暇鶆?； 第二步，將混制的合金料和輔料6裝入模具1中，將兩個夾持法蘭裝置2通過外力施加 裝置5分別壓緊在模具1的兩端； 第三步，將感應(yīng)加熱裝置4置于模具1的外周，隨后轉(zhuǎn)動模具1，調(diào)整離心轉(zhuǎn)速和感應(yīng)加 熱裝置4的加熱功率，將合金顆?；旌衔?熔化； 第四步，移開感應(yīng)加熱裝置4,將第三步制好的雙金屬毛坯置于移動式冷卻裝置3中， 先采用下噴水裝置3-6進(jìn)行冷卻一定時間，再開啟上噴水裝置3-2兩者共同作用將雙金屬 毛坯冷卻至室溫。
[0029] 在第一步中，所述合金料和輔料的組成為：銅氣焊劑加入量為合金料重量的 6. 0?8. 0%，木炭顆粒直徑為2. 0 mm?5. 0mm，加入量為銅氣焊劑體積的1. 5?2. 0倍。
[0030] 在第二步中，在將兩個夾持法蘭裝置2通過外力分別壓緊在模具1的兩端之前，在 夾持法蘭裝置2的第二石棉板2-2上涂覆石墨水基涂料。
[0031] 在第三步中，離心轉(zhuǎn)速從0至300r/min內(nèi)保持均勻加速，感應(yīng)加熱器4的加熱功 率調(diào)整到60KW?80KW之間。
[0032] 在第四步中，開啟下噴水裝置3-6和上噴水裝置3-2的時間間隔控制在10?25 秒范圍內(nèi)。
[0033] 具體第一實施例： 雙金屬止推滑動軸承毛坯，直徑為280mm，止推面長25mm，長度為350mm，內(nèi)表面要求覆 蓋一層牌號為ZCuPblOSnlO的銅合金。依次按照如下工藝步驟進(jìn)行： 第一步，混制合金料和輔料：將3. 5kg顆粒大小為2?4mm的ZCuPblOSnlO銅合金顆 粒、0. 25kg銅氣焊劑、200ml的木炭顆?；旌暇鶆颍?第二步，將第一步中混制的合金料和輔料裝入模具中，并在夾持法蘭裝置的石棉板上 涂覆有石墨水基涂料，通過外力裝置將模具的兩端分別與夾持裝置配合緊密； 第三步，將感應(yīng)加熱裝置置于模具的外周，隨后調(diào)整離心轉(zhuǎn)速至500r/min、加熱功率至 80Kw加熱195秒，通過感應(yīng)加熱將合金顆粒熔化； 第四步，移開感應(yīng)加熱裝置，將第三步制好的雙金屬毛坯置于移動式冷卻裝置中，先采 用下噴水裝置進(jìn)行冷卻15秒，再開啟上噴水裝置兩者共同作用將雙金屬毛坯冷卻至室溫。
[0034] 具體第二實施例： 雙金屬止推滑動軸承毛坯，直徑為400mm，止推面長35mm，長度為380mm，內(nèi)表面要求覆 蓋一層牌號為ZCuPblOSnlO的銅合金。依次按照如下工藝步驟進(jìn)行： 第一步，混制合金料和輔料：將5. 2kg顆粒大小為3?5mm的ZCuPblOSnlO銅合金顆 粒、0. 36kg銅氣焊劑、320ml的木炭顆?；旌暇鶆颍?第二步，將第一步中混制的合金料和輔料裝入模具中，并在夾持法蘭裝置的第二石棉 板上涂覆有石墨水基涂料，通過外力裝置將模具的兩端分別與夾持裝置配合緊密； 第三步，將感應(yīng)加熱裝置置于模具的外周，隨后調(diào)整離心轉(zhuǎn)速至380r/min、加熱功率至 80Kw加熱330秒，通過感應(yīng)加熱將合金顆粒熔化； 第四步，移開感應(yīng)加熱裝置，將第三步制好的雙金屬毛坯置于移動式冷卻裝置中，先采 用下噴水裝置進(jìn)行冷卻25秒，再開啟上噴水裝置兩者共同作用將雙金屬毛坯冷卻至室溫。
【權(quán)利要求】
1. 一種雙金屬止推滑動軸承毛坯制備用的模具（1)，其特征在于：包括鋼坯（1-1)和第 一石棉板（1-3)，所述鋼坯（1-1)具有內(nèi)孔（1-1-1)和環(huán)形凹槽（1-1-2)，環(huán)形凹槽（1-1-2) 設(shè)置在內(nèi)孔（1-1-1)的孔壁，內(nèi)孔（1-1-1)與環(huán)形凹槽（1-1-2)連通，所述鋼坯（1-1)的兩端 均通過耐高溫粘結(jié)劑（1-2)粘附有相應(yīng)的第一石棉板（1-3)，所述第一石棉板（1-3)具有中 心孔（1-3-1 )，且第一石棉板（1-3)的中心孔（1-3-1)與鋼坯（1-1)的內(nèi)孔（1-1-1)連通。
2. -種夾持法蘭裝置（2)，其特征在于：包括法蘭體（2-1)和第二石棉板（2-2)，法蘭體 (2-1)上開有中心孔（2-1-1)和與中心孔（2-1-1)連通的沉腔（2-1-2)，沉腔（2-1-2)的底部 設(shè)有若干螺栓沉孔（2-1-3)，所述第二石棉板（2-2)位于沉腔（2-1-2)內(nèi)，第二石棉板（2-2) 具有中心排氣孔（2-2-1)，中心排氣孔（2-2-1)與法蘭體（2-1)的中心孔（2-1-1)連通，第二 石棉板（2-2)通過粘結(jié)劑（2-3)與法蘭體（2-1)的沉腔（2-1-2)的底面固定。
3. -種移動式冷卻裝置（3)，其特征在于：包括支撐框（3-4)、上進(jìn)水管路（3-1)、帶 有上噴水口（3-3)的上噴水裝置（3-2)、擋水板（3-5)、下進(jìn)水管路（3-7)、帶有下噴水口 (3-10 )的下噴水裝置（3-6 )和行走裝置，所述上進(jìn)水管路（3-1)與上噴水裝置（3-2 )連通， 所述下進(jìn)水管路（3-7)與下噴水裝置（3-6)連通，上噴水裝置（3-2)和下噴水裝置（3-6)分 別固定在支撐框（3-4)內(nèi)的上部和下部，上噴水裝置（3-2)和下噴水裝置（3-6)面對面布 置，擋水板（3-5)固定在支撐框（3-4)內(nèi)的下部，擋水板（5)的高度高于下噴水裝置（3-6) 的頂部，所述行走裝置裝在支撐框（3-4)的下部，所述行走裝置包括支撐桿（3-8)和滑輪 (3-9 )，支撐桿（3-8 )的上端固定連接支撐框（3-4 )的底部，滑輪（3-9 )裝在支撐桿（3-8 )的 下部，所述行走裝置為兩個或兩個以上。
4. 一種雙金屬止推滑動軸承毛坯制備方法，其特征在于：采用如權(quán)利要求1所述的雙 金屬止推滑動軸承毛坯制備用的模具、如權(quán)利要求2所述的夾持法蘭裝置和如權(quán)利要求3 所述的移動式冷卻裝置，且包括以下步驟： 第一步，混制合金料和輔料（6):將銅合金顆粒、銅氣焊劑、木炭顆?；旌暇鶆?； 第二步，將混制的合金料和輔料（6 )裝入模具（1)中，將兩個夾持法蘭裝置（2 )通過外 力施加裝置（5)分別壓緊在模具（1)的兩端； 第三步，將感應(yīng)加熱裝置（4)置于模具（1)的外周，隨后轉(zhuǎn)動模具（1 )，調(diào)整離心轉(zhuǎn)速和 感應(yīng)加熱裝置（4)的加熱功率，將合金顆?；旌衔铮?)熔化； 第四步，移開感應(yīng)加熱裝置（4)，將第三步制好的雙金屬毛坯置于移動式冷卻裝置（3) 中，先采用下噴水裝置（3-6)進(jìn)行冷卻一定時間，再開啟上噴水裝置（3-2)兩者共同作用將 雙金屬毛坯冷卻至室溫。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙金屬止推滑動軸承毛坯制備方法，其特征在于：在第一步 中，所述合金料和輔料的組成為：銅氣焊劑加入量為合金料重量的6. 0?8. 0%，木炭顆粒直 徑為2. 0 mm?5. 0mm，加入量為銅氣焊劑體積的1. 5?2. 0倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙金屬止推滑動軸承毛坯制備方法，其特征在于：在第二步 中，在將兩個夾持法蘭裝置（2)通過外力分別壓緊在模具（1)的兩端之前，在夾持法蘭裝置 (2)的第二石棉板（2-2)上涂覆石墨水基涂料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙金屬止推滑動軸承毛坯制備方法，其特征在于：在第三步 中，離心轉(zhuǎn)速從0至300r/min內(nèi)保持均勻加速，感應(yīng)加熱器（4)的加熱功率調(diào)整到60KW? 80KW之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙金屬止推滑動軸承毛坯制備方法，其特征在于：在第四步 中，開啟下噴水裝置（3-6)和上噴水裝置（3-2)的時間間隔控制在10?25秒范圍內(nèi)。
【文檔編號】B22D13/10GK104057055SQ201410304549
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】李婁明 申請人:南車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司