专利名称：高强度钢基复合材料滑道及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种滑道及制造方法，特别是适用于水工钢闸门平面支撑滑道的高强度钢基复合材料滑道及制造方法。
背景技术：
中国专利号为ZL 99 2 22673.2的实用新型专利公开了一种“复合材料滑道”，其结构是钢基体板上有沿长度加工的纵向凹槽，在纵向凹槽内有金属螺旋丝(簧)层、球形金属粉层及填充于金属螺旋丝(簧)层、球形金属粉层内的塑料层。实际生产方法是在钢基体板上加工出纵向凹槽，将青铜丝直径为0.2mm、螺旋直径为4.5～5mm的青铜螺旋丝铺放在凹槽内，铺放方向与凹槽方向一致，且相邻青铜螺旋丝之间相切设置，经高温烧结使螺旋丝与钢基体板成为一体；然后在凹槽内铺球形铜粉，铺粉厚度为将青铜螺旋丝与钢基体板相连部分埋上，经高温烧结，钢基体板、球形铜粉、青铜螺旋丝三者成为一体；将融熔的聚甲醛采用模压工艺压入带有青铜螺旋丝、球形铜粉结构的凹槽内，塑料则填充于青铜螺旋丝和球形铜粉形成的空隙中，青铜螺旋丝既埋入球形铜粉内又埋入表层塑料，使塑料与钢基体板牢固结合在一起。
由于现有产品结构、注塑方法存在下列问题，以至于塑料只能采用模压而不能采用注射，使摩擦表层密度不均、致密度低等缺陷；使产品合格率低、生产效率低、成本高，不适合批量生产。
1.现有金属丝直径、螺旋簧螺旋直径、螺距以及每个金属螺旋簧相切并行铺放的方式，使金属丝螺旋簧强度低，所形成的空隙因难以承受注塑压力而消失，使金属丝螺旋簧层失去加强作用；2.现有注塑方法是采用多流道、多浇口模具注射，易形成类似熔流纹的截流纹，影响塑料复合层的整体力学性能和表面质量。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的不足，提供一种可提高生产效率、降低成本、质量更为可靠的高强度钢基复合材料滑道及制造方法。
本发明的技术解决方案是一种高强度钢基复合材料滑道，有钢基体1，钢基体1上有纵向凹槽2，纵向凹槽2内固定连接有球形铜粉层3、金属丝螺旋簧层4及塑料层5，所述金属丝螺旋簧层4由多个金属丝螺旋簧有序排列而成，每个金属丝螺旋簧的螺旋直径为2.6～4.0mm、螺距为2.6～4.0mm，金属丝直径为0.35～0.5mm，相邻金属丝螺旋簧径向相交且中心线间距大于等于螺旋半径，小于螺旋直径。
球形铜粉层3的球形铜粉的粒径为20～60目，铺粉厚度大于金属丝直径，小于金属丝螺旋簧螺旋直径的三分之一。
在所述纵向凹槽2两侧钢基体1的上表面上分别有凹槽6、凹槽7，纵向凹槽2与凹槽6、凹槽7上端相通，凹槽6、凹槽7内填充有塑料层5。
一种高强度钢基复合材料滑道的制造方法，其特征在于有如下步骤a.制作钢基体1，在钢基体1上加工出纵向凹槽2；b.将螺旋直径为2.6～4.0mm、螺距为2.6～4.0mm，金属丝直径为0.35～0.5mm的金属丝螺旋簧有序排放在凹槽2内，相邻金属丝螺旋簧径向相交且中心线间距大于等于螺旋半径，小于螺旋直径；c.进行高温烧结，高温段820-920℃、低温段700-810℃；d.在凹槽2内铺球形铜粉；e.进行高温烧结，高温段820-920℃、低温段700-810℃；f.进行上下表面粗磨加工；g.将钢基体加热到60-70℃，采用热风或真空干燥塑料粒料，并采用注塑方法，用单流道、单浇口注塑模具，将塑料以110-130MPa压力、3-8s充模时间、155-205℃注射温度注入到凹槽2内，保压时间3～8s；h.置入120～140℃热油中加热25～35分钟，缓冷至室温。
所述d步骤的球形铜粉粒径为20～60目，铺粉厚度小于金属丝螺旋簧螺旋直径的三分之一。
所述a步骤加工纵向凹槽2后，在纵向凹槽2两侧的上表面上分别加工凹槽6、凹槽7，纵向凹槽2与凹槽6、凹槽7上端相通；f步骤的塑料注入到凹槽2的同时也注入到凹槽6、凹槽7中。
本发明同现有技术相比，具有如下优点1.金属丝螺旋簧的螺旋直径、螺距、金属丝直径以及金属丝螺旋簧径向相交的结构，增加了金属丝螺旋簧层的强度，所产生的空隙在不影响塑料流动的前提下可承受注射压力，在110～130Mpa注射压力下，其变形量仅小于螺旋直径的三分之一(0.87～1.33mm)，注射塑料可渗入所形成的空隙，加强支撑作用；2.以单流道、单浇口注射模具代替多流道、多浇口注射模具，解决了多流道形成的类似熔流纹的截流纹，改善复合层的整体力学性能和表面质量；3.以上所述特点使本发明最突出的是表层塑料可用注射方法代替传统的模压工艺，增强了复合层致密度、均匀度，产品合格率高、生产效率高、成本低，适合批量生产；4.在凹槽两侧的小凹槽设置，不但可避免复合后的塑料与钢基体之间出现缝隙(钢基体和塑料的膨胀系数差异较大)，而且可起到对表层材料的进一步加强作用。
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例所用注塑模具的结构示意图。
图3为注塑过程示意图。
具体实施例方式下面将结合
本发明的具体实施方式
。
实施例1a.按现有方法制作钢基体1，并在钢基体1上加工出纵向凹槽2；b.将螺旋直径为2.6～4.0mm、螺距为2.6～4.0mm，金属丝直径为0.35～0.5mm的金属丝螺旋簧有序排放在凹槽2内，相邻金属丝螺旋簧径向相交且中心线间距大于等于螺旋半径，小于螺旋直径，可以沿凹槽2方向铺放，也可以横铺或斜铺；c.进行高温烧结，高温段820-920℃、低温段700-810℃；d.在凹槽2内铺球形铜粉；e.进行高温烧结，高温段820-920℃、低温段700-810℃；f.进行上下表面粗磨加工；g.将钢基体加热到60-70℃，采用热风或真空干燥塑料粒料，在60～70℃下干燥3～4小时，并采用注塑方法，经图2、3所示的单流道、单浇口注塑模具，将塑料以110-130MPa压力、3-8s充模时间、155-205℃注射温度注入到凹槽2内，保压时间3～8s，使塑料填充于球形铜粉和金属丝螺旋簧所形成的空隙内，金属丝螺旋簧既埋入球形铜粉内又埋入表层塑料，使塑料与钢基体板牢固结合在一起。塑料可用现有的聚甲醛，也可用改性聚甲醛、改性尼龙等其它材料。
h.置入120～140℃热油中煮25～35分钟，缓冷至室温。
生产出的产品如图1所示有钢基体1，钢基体1上有纵向凹槽2，纵向凹槽2内固定连接有球形铜粉层3、金属丝螺旋簧层4及塑料层5，所述金属丝螺旋簧层4由多个金属丝螺旋簧有序排列而成，每个金属丝螺旋簧的螺旋直径为2.6～4.0mm、螺距为2.6～4.0mm，金属丝直径为0.35～0.5mm，相邻金属丝螺旋簧径向相交且中心线间距大于等于螺旋半径，小于螺旋直径。
实施例2其它同实施例1，只是所用球形铜粉的粒径是20～60目，铺粉厚度大于金属丝直径，小于金属丝螺旋簧螺旋直径的三分之一，即不但只将金属丝螺旋簧与钢基体板相连部分埋上，而且还要增加厚度，使金属丝螺旋簧与钢基体板之间的连接更加牢固。
实施例3其它同实施例1或实施例2，只是加工纵向凹槽2后，在凹槽两侧的钢基体1的上表面沿凹槽方向加工出2×2mm小凹槽6、7，纵向凹槽2与凹槽6、凹槽7上端相通；注塑模具置于凹槽2、6、7上面，将塑料注入到凹槽2的同时也注入到凹槽6、凹槽7中。
权利要求
1.一种高强度钢基复合材料滑道，有钢基体(1)，钢基体(1)上有纵向凹槽(2)，纵向凹槽(2)内固定连接有球形铜粉层(3)、金属丝螺旋簧层(4)及塑料层(5)，其特征在于所述金属丝螺旋簧层(4)由多个金属丝螺旋簧有序排列而成，每个金属丝螺旋簧的螺旋直径为2.6～4.0mm、螺距为2.6～4.0mm，金属丝直径为0.35～0.5mm，相邻金属丝螺旋簧径向相交且中心线间距大于等于螺旋半径，小于螺旋直径。
2.根据权利要求1所述的高强度钢基复合材料滑道，其特征在于球形铜粉层(3)的球形铜粉的粒径为20～60目，铺粉厚度大于金属丝直径，小于金属丝螺旋簧螺旋直径的三分之一。
3.根据权利要求1或2所述的高强度钢基复合材料滑道，其特征在于在所述纵向凹槽(2)两侧钢基体(1)的上表面上分别有凹槽(6)、凹槽(7)，纵向凹槽(2)与凹槽(6)、凹槽(7)上端相通，凹槽(6)、凹槽(7)内填充有塑料层(5)。
4.一种高强度钢基复合材料滑道的制造方法，其特征在于有如下步骤a.制作钢基体(1)，在钢基体(1)上加工出纵向凹槽(2)；b.将螺旋直径为2.6～4.0mm、螺距为2.6～4.0mm，金属丝直径为0.35～0.5mm的金属丝螺旋簧有序排放在凹槽(2)内，相邻金属丝螺旋簧径向相交且中心线间距大于等于螺旋半径，小于螺旋直径；c.进行高温烧结，高温段820-920℃、低温段700-810℃；d.在凹槽(2)内铺球形铜粉；e.进行高温烧结，高温段820-920℃、低温段700-810℃；f.进行上下表面粗磨加工；g.将钢基体加热到60-70℃，采用热风或真空干燥塑料粒料，并采用注塑方法，经单流道、单浇口注塑模具，将塑料以110-130MPa压力、3-8s充模时间、155-205℃注射温度注入到凹槽(2)内，保压时间3～8s；h.置入120～140℃热油中加热25～35分钟，缓冷至室温。
5.根据权利要求4所述的高强度钢基复合材料滑道的制造方法，其特征在于所述d步骤的球形铜粉粒径为20～60目，铺粉厚度小于金属丝螺旋簧螺旋直径的三分之一。
6.根据权利要求4或5所述的高强度钢基复合材料滑道的制造方法，其特征在于所述a步骤加工纵向凹槽(2)后，在纵向凹槽(2)两侧的上表面上分别加工凹槽(6)、凹槽(7)，纵向凹槽(2)与凹槽(6)、凹槽(7)上端相通；所述f步骤的塑料注入到凹槽(2)的同时也注入到凹槽(6)、凹槽(7)中。
全文摘要
本发明公开一种高强度钢基复合材料滑道，有钢基体(1)，钢基体(1)上有纵向凹槽(2)，纵向凹槽(2)内固定连接有球形铜粉层(3)、金属丝螺旋簧层(4)及塑料层(5)，所述金属丝螺旋簧层(4)由多个金属丝螺旋簧有序排列而成，每个金属丝螺旋簧的螺旋直径为2.6～4.0mm、螺距为2.6～4.0mm，金属丝直径为0.35～0.5mm，相邻金属丝螺旋簧径向相交且中心线间距大于等于螺旋半径，小于螺旋直径。可采用注塑方法复合塑料摩擦表面，代替了传统的模压工艺，增强了复合层致密度、均匀度，产品合格率高、生产效率高、成本低，适合批量生产。
文档编号E02B7/20GK1904221SQ20061004734
公开日2007年1月31日 申请日期2006年7月31日 优先权日2006年7月31日
发明者刘正明, 孙承玉, 王子明, 郑东旭 申请人:大连三环复合材料技术开发有限公司