一种制作轴承钢铜双金属复合材料生产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及双金属复合材料领域，尤其是涉及一种制作轴承钢铜双金属复合材料生产工艺。
【背景技术】
[0002]目前，钢铜双金属复合材料是一种理想的减磨材料，既具有铜的耐磨性又具有钢的高强度性，是生产双金属轴承的理想材料。用粉末冶金方法制造的钢铜双金属复合材料是以优质低碳钢为基体，表面烧结锡青铜粉，经过多次烧结轧制而成。现有的双金属轴承所用的复合材料主要采用松散烧结成型，铜粉松装密度不一，导致复合材料质量不稳定，铜粉松装密度过低，会造成铜合金烧结收缩大，合金层强度低、硬度低，无轧制量或很小，表面粗糙度达不到要求。松装密度过高，会导致铜粉孔隙度下降，透气量下降，二次烧结时的浸润角减小，易产生“冒汗”现象，对合金的烧结扩散不利。此类材料生产的双金属轴承由于高负荷，特殊运动形态，供油不足，壁厚不一等原因发生磨损严重，铜粉层脱落，甚至咬轴现象。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种制作轴承钢铜双金属复合材料生产工艺，解决提高钢铜双金属复合材料的铜合金强度，硬度，表面粗糙度，提高钢铜双金属复合材料的结合强度，减少铜粉层脱落。以及提高钢铜双金属复合材料壁厚均一稳定性的问题。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种制作轴承钢铜双金属复合材料生产工艺，包括下料、表面处理、烧结前经过精轧、保护烧结、精轧、二次保护烧结、油穴、精车U校平步骤完成，具体如下实施步骤；
1)下料:按照产品要求将钢板剪切成规定长度和宽度，
2)表面处理:针对冷板和中板制定了不同的的表面处理方法，冷板进行去油污处理，中板进行酸洗、钝化处理，去除表面的铁锈；
3)烧结前经过精轧，将钢板厚度轧到规定要求，厚度公差控制在±0.01mm，高于同行业的±0.02mm水平；
4)保护烧结:烧结前用专用刮具或筛网将铜粉均匀的铺设在钢板表面，选用QSn6Zn6Pb3锡青铜粉，控制铜粉粒度的配比，保证了稳定的松装密度4.lg/cm3,铜粉铺好之后，放入到高温网带式烧结炉中烧结，使金属颗粒之间、颗粒与基体之间局部烧结，形成多孔骨架，烧结温度为890-910°C，推舟速度700-750r/min，烧结时间为45?60 min，在烧结炉中采用氮-氢作为保护气体，气体流量9-12m3/h，板材通过烧结区后还将通过一定长度的冷却套进行降温，至100°C以下出炉；
5)精轧:轧制量的大小取决于烧结，每次轧下量不能高于0.05mm，轧制后表面宏观外层无颗粒，铜合金颗粒有塑性变形，产生硬化粉末颗粒不规则的凹凸不平消除铜粉层密度接近铜板密度，可达8.5g/cm3以上；
6)二次保护烧结:第二次烧结时将推舟速度调整到800r/min，消除第一次轧制遗留的裂纹；
7)油穴:二次烧结后在铜粉层上加工圆形油穴；
8)精乳:乳制量较上次乳制量减少，总乳制量不高于0.05mm ；
9)校平:将壁厚符合要求的板材校平，转入下道工序，进行双金属轴承的制造。
[0005]本发明的有益效果:通过稳定铜粉松装密度，优化钢板前期处理，严格控制保护烧结和精轧，使得板材的厚度、结合强度、物理性能等较之前有较大改善。厚度公差由原来的±0.004mm提高到现在的±0.002mm，折弯试验铜粉层脱落的几率减少，精轧过程中很少出现双金属分层现象，优化工艺后，双金属轴承物理性能随着板材质量的提高而得到提升。
[0006]以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
【附图说明】
[0007]图1为本发明的工艺步骤图。
[0008]图2为本发明的工艺流程图。
[0009]
【具体实施方式】
实施例1，如图1、2所示，一种制作轴承钢铜双金属复合材料生产工艺，包括下料、表面处理、烧结前经过精轧、原生产工艺对部分冷板不起毛、保护烧结、精轧、二次保护烧结、油穴、精轧、校平步骤完成，具体如下实施步骤；
1)下料:按照产品要求将钢板剪切成规定长度和宽度；
2)表面处理:针对冷板和中板制定了不同的的表面处理方法，冷板进行去油污处理，中板进行酸洗、钝化处理，去除表面的铁锈，以使铜粉和钢板能够牢固烧结在一起，提高了复合材料的结合强度；
3)烧结前经过精轧，将钢板厚度轧到规定要求，厚度公差控制在±0.01mm，高于同行业的±0.02mm水平；以减少钢板厚度不均带来复合材料厚度不稳定。
[0010]4):原生产工艺对部分冷板不起毛，优化后的工艺要求所有钢板都起毛，起毛率大于90%，增加钢板表面粗糙度，提高铜粉与钢板结合强度。
[0011]5)保护烧结:烧结前用专用刮具或筛网将铜粉均匀的铺设在钢板表面，选用QSn6Zn6Pb3锡青铜粉，控制铜粉粒度的配比，保证了稳定的松装密度4.lg/cm3，提高了钢铜双金属复合材料的铜合金强度，硬度，表面粗糙度，使其物理性能满足双金属轴承的高要求。铜粉铺好之后，放入到高温网带式烧结炉中烧结，使金属颗粒之间、颗粒与基体之间局部烧结，形成多孔骨架，烧结温度为890-910°C，推舟速度700-750r/min，烧结时间为45?60 min。在烧结炉中采用氮-氢作为保护气体，气体流量9_12m3/h，板材通过烧结区后还将通过一定长度的冷却套进行降温，至100°C以下出炉；氢气可以防止铜粉层和镀铜层氧化，还起着还原氧化铜的作用。因为高温出炉会使用铜粉在空气中迅速发生氧化，严重影响板材的质量，所以。该条件下烧结出的板材结合强度高，铜粉层不脱落，层间结合强度弯曲试验合格。
[0012]6)精乳:乳制量的大小取决于烧结,每次乳下量不能高于0.05mm,乳制量过小，粉末颗粒主要表现为位移，Sn、Pb的变形微小，钢板变形延伸较小，起传递压力作用；乳制量过大，合金层硬化程度增大，有鼓泡、分层现象，钢板延伸变形，由于合金层延伸大于钢板，流速不一致，超过过渡层结合强度时产生分离、脱壳，钢板塑性降低，Cu、Pb层开始出现块状分布，Pb有分割铜基体的作用，对二次烧结不利，易使Pb、Sn软金属渗出，产生“冒汗”，合金层成分严重偏析。对松装高度和轧制量有严格要求，每次轧下量不能高于0.05mm,轧制量通过多次轧制来保证。轧制后表面宏观外层无颗粒，铜合金颗粒有塑性变形，产生硬化粉末颗粒不规则的凹凸不平消除。通过轧制压实，因位移和变形，粉粒相互楔住，形成机械啮合，随着压力增大，啮合越紧密，表面有微细裂纹，强度、硬度增高，可直接承受压力，形成了理想的致密金属骨架，铜粉层密度接近铜板密度，可达8.5g/cm3以上。
[0013]7) 二次保护烧结:第二次烧结时将推舟速度调整到800r/min，消除第一次轧制遗留的裂纹其余同第一次烧结，第二次烧结属固相烧结，根据扩散原理，温度越高扩散速度越快，闭孔收缩越多，使合金再结晶。
[0014]8)油穴:二次烧结后在铜粉层上加工圆形油穴，作为储油孔使用，满足润滑条件。
[0015]9)精轧:轧制量较上次轧制量减少，总轧制量不高于0.05mm,主要目的将壁厚轧到规定要求，壁厚公差可以控制在正负0.02mm以内，提高了壁厚均一稳定性。
[0016]10)校平:将壁厚符合要求的板材校平，转入下道工序，进行双金属轴承的制造。
[0017]以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
[0018]本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【主权项】
1.一种制作轴承钢铜双金属复合材料生产工艺，包括下料、表面处理、烧结前经过精车U保护烧结、精轧、二次保护烧结、油穴、精轧、校平步骤完成，具体如下实施步骤； 1)下料:按照产品要求将钢板剪切成规定长度和宽度； 2)表面处理:针对冷板和中板制定了不同的的表面处理方法，冷板进行去油污处理，中板进行酸洗、钝化处理，去除表面的铁锈； 3)烧结前经过精轧，将钢板厚度轧到规定要求，厚度公差控制在±0.01mm，高于同行业的±0.02mm水平； 4)保护烧结:烧结前用专用刮具或筛网将铜粉均匀的铺设在钢板表面，选用QSn6Zn6Pb3锡青铜粉，控制铜粉粒度的配比，保证了稳定的松装密度4.lg/cm3,铜粉铺好之后，放入到高温网带式烧结炉中烧结，使金属颗粒之间、颗粒与基体之间局部烧结，形成多孔骨架，烧结温度为890-910°C，推舟速度700-750r/min，烧结时间为45?60 min，在烧结炉中采用氮-氢作为保护气体，气体流量9-12m3 /h，板材通过烧结区后还将通过一定长度的冷却套进行降温，至100°C以下出炉； 5)精轧:轧制量的大小取决于烧结，每次轧下量不能高于0.05mm，轧制后表面宏观外层无颗粒，铜合金颗粒有塑性变形，产生硬化粉末颗粒不规则的凹凸不平消除铜粉层密度接近铜板密度，可达8.5g/cm3以上； 6)二次保护烧结:第二次烧结时将推舟速度调整到800r/min，消除第一次轧制遗留的裂纹； 7)油穴:二次烧结后在铜粉层上加工圆形油穴； 8)精乳:乳制量较上次乳制量减少，总乳制量不高于0.05mm ； 9)校平:将壁厚符合要求的板材校平，转入下道工序，进行双金属轴承的制造。
【专利摘要】本发明公开了一种制作轴承钢铜双金属复合材料生产工艺，包括下料、表面处理、烧结前经过精轧、保护烧结、精轧、二次保护烧结、油穴、精轧、校平步骤完成，本发明的有益效果：通过稳定铜粉松装密度，优化钢板前期处理，严格控制保护烧结和精轧，使得板材的厚度、结合强度、物理性能等较之前有较大改善。厚度公差由原来的±0.004mm提高到现在的±0.002mm，折弯试验铜粉层脱落的几率减少，精轧过程中很少出现双金属分层现象，优化工艺后，双金属轴承物理性能随着板材质量的提高而得到提升。
【IPC分类】B21B1/38, B21C37/02, B22F3/10, B21B47/00
【公开号】CN105478518
【申请号】CN201410465095
【发明人】严海龙
【申请人】怀宁汉升车辆部件有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月15日