一种金属尼龙复合轴套及其制造方法
【专利摘要】一种金属尼龙复合轴套，由铸型尼龙内层与圆筒形的锌合金外层复合而成，其制造方法是：以锌合金外层为铸型尼龙的浇铸模具，采用离心浇铸的方法将尼龙活性混合料浇铸到旋转的预热模具中，熔料在离心力的作用下在锌合金外层的内壁进行聚合和成型。本发明的方法提高了轴套的抗震性，降低了成本，在保证轴套良好的强度及刚度的基础上增强了轴套的耐磨性，而且因为铸型尼龙本身密度小、质量轻、能长期负载等特点，本发明制得的复合轴套相比于锌合金轴套更具有轻质、使用寿命长、生产成本低等优点。
【专利说明】
一种金属尼龙复合轴套及其制造方法
技术领域
[0001]本发明属于轴套的制造工艺领域，尤其涉及一种金属尼龙复合轴套及其制造方法。
【背景技术】
[0002]摩擦和磨损消耗了全世界消费能源的30%?40%，摩擦作为一种物体运动过程中的自然现象，是人类认识自然和改造自然过程中面临的老问题。为此，对于减摩、耐磨材料的研究是很有必要而且是一种必然的发展方向。
[0003]铸造锌铝合金具有优良的减磨耐磨性能、机械性能和显著的经济性，可取代铜合金作耐磨材料，代替青铜作低、中速中温重载轴承。所以，尽管锌铝合金问世时间不长，其相关科研技术的发展非常迅猛，应用范围也越来越广泛。随着经济发展，大件和异型件的应用增多，对合金产品性能提出了更高的要求。世界发达国家目前已经开发了一系列的高铝锌基减磨材料及复合材料，供不同工况下的轴瓦、轴套、滑块等选用。而国内由于长期受传统观念的影响，绝大多数冶金企业仍使用常规牌号的ZA27合金，该合金的耐磨性和抗震性还不够好，有些时候不能满足实际工业生产的需要，因此本发明旨在保证轴套的强度及刚度的前提下，改善轴套的耐磨性及抗震性，同时在一定程度上达到了轻质和降低成本的目的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种金属尼龙复合轴套及其制造方法，通过对锌合金外层结构的改进并结合离心浇铸的方法，有利于内层尼龙与外层金属之间的结合，在保证轴套强度与刚度的基础上提高了轴套的耐磨性，并具有轻质、使用寿命长、成本低廉的优点。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
一种金属尼龙复合轴套，该复合轴套由铸型尼龙内层与圆筒形的锌合金外层复合而成，并且，铸型尼龙内层的厚度与锌合金外层的厚度比小于2:lo
[0006]—种制造所述金属尼龙复合轴套的方法，该制造方法为离心铸造法，具体步骤如下:
(1)以ΖΑ27或ΖΑ303合金为原料铸造锌合金外层，并将其进行保温处理，保温温度为360°C，保温时间为4h，然后空冷处理，在铸造锌合金外层的过程中，在锌合金外层的内壁沿其轴向均匀设置三条燕尾槽，并且，锌合金外层两端分别铸造朝所在端面中心凸出的环形凸缘；
(2)将步骤(I)加工的锌合金外层通过其端部的环形凸缘固定于卧式离心机的机台上，然后将锌合金外层预热至140_150°C ；
(3)启动卧式离心机，将180°C的尼龙活性混合料浇铸到以500?600r/min速度旋转的锌合金外层内，通过加热锌合金外层对其保温20-30min，保温的温度为140-150°C，然后停止加热并继续旋转3-5分钟，待由尼龙活性混合料形成的铸型尼龙内层的温度降至140?150°(:时，关闭卧式离心机并从卧式离心机上卸下复合轴套，将其放入100-110°C的保温箱中保温3-5h后，随炉冷却至50°C以下取出空冷至室温，即可得到金属尼龙复合轴套成品。
[0007]优选的，所述燕尾槽的深度为1-2_。
[0008]优选的，所述锌合金外层一端环形凸缘的宽度大于成型后的铸型尼龙内层的厚度，另一端环形凸缘的宽度为锌合金外层筒壁厚度的>4倍。
[0009]本发明所用的尼龙活性混合料为本领域常用的材料，其组分与制备方法为本领域技术人员所熟知，因此，在此不再赘述。
[0010]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
第一，本发明提高了轴套的抗震性，降低了成本，在保证轴套良好的强度及刚度的基础上增强了轴套的耐磨性，而且因为铸型尼龙本身密度小、质量轻、能长期负载等特点，本发明制得的复合轴套相比于锌合金轴套更具有轻质、使用寿命长、生产成本低等优点；
第二，本发明采用离心浇铸的工艺并在锌合金外层内壁设置燕尾槽，有利于铸型尼龙内层与锌合金外层之间的紧密结合。
【附图说明】
[0011]图1是利用本发明的方法加工的金属尼龙复合轴套横截面的结构示意图。
[0012]图2是锌合金外层纵切后的局部结构示意图。
[0013]图中标记:1、锌合金外层，2、铸型尼龙内层，3、燕尾槽，4、环形凸缘。
【具体实施方式】
[0014]下面通过具体的实施方式对本发明作进一步的说明，以便更好的理解本发明。
[0015]实施例1:一种金属尼龙复合轴套，该复合轴套由铸型尼龙内层2与圆筒形的锌合金外层I复合而成，并且，铸型尼龙内层2的厚度与锌合金外层I的厚度比小于2:lo
[0016]一种制造上述金属尼龙复合轴套的方法，该方法所用的材料为ΖΑ27合金和尼龙活性混合料，所用到的设备是卧式离心机，并采用离心浇铸的工艺铸造内层为铸型尼龙、外层为锌合金的复合轴套，具体的工艺步骤如下:
(1)利用ΖΑ27合金铸造锌合金外层I，并在锌合金外层I的内壁沿其轴向均匀设置三条燕尾槽3，燕尾槽3的深度为1mm，锌合金外层I的两端分别铸造朝所在端面中心凸出的环形凸缘4，并且，其中一端的环形凸缘4的宽度大于成型后的铸型尼龙内层2的厚度，另一端环形凸缘4的宽度是锌合金外层I筒壁厚度的3倍；
(2)将所铸造的锌合金外层I通过较宽的环形凸缘4悬臂式固定在卧式离心机的机台上，然后将锌合金外层I预热到140°C;
(3)启动卧式离心机带动机台上的锌合金外层I旋转，同时将180°C的尼龙活性混合料浇铸到以500r/min速度旋转的锌合金外层I内，通过加热锌合金外层I对其保温20min，保温的温度为140°C，然后停止加热并以所述的速度继续旋转3分钟，待尼龙活性混合料形成的铸型尼龙内层2的温度降至140°C时，关闭卧式离心机并从卧式离心机上卸下复合轴套，将其放入100°C的保温箱中保温3h后，随炉冷却至50°C以下取出空冷至室温，即可得到金属尼龙复合轴套成品。
[0017]在使用中，可以根据实际需要将复合轴套两端的环形凸缘4加工除掉，也可以保由ο
[0018]实施例2:—种金属尼龙复合轴套，该复合轴套由铸型尼龙内层2与圆筒形的锌合金外层I复合而成，并且，铸型尼龙内层2的厚度与锌合金外层I的厚度比小于2:lo
[0019]一种制造上述金属尼龙复合轴套的方法，该方法所用的材料为ΖΑ27合金和尼龙活性混合料，所用到的设备是卧式离心机，并采用离心浇铸的工艺铸造内层为铸型尼龙、外层为锌合金的复合轴套，具体的工艺步骤如下:
(1)利用ΖΑ27合金铸造锌合金外层I，并在锌合金外层I的内壁沿其轴向均匀设置三条燕尾槽3，燕尾槽3的深度为2mm，锌合金外层I的两端分别铸造朝所在端面中心凸出的环形凸缘4，并且，其中一端的环形凸缘4的宽度大于成型后的铸型尼龙内层2的厚度，另一端环形凸缘4的宽度是锌合金外层I筒壁厚度的4倍；
(2)将所铸造的锌合金外层I通过较宽的环形凸缘4悬臂式固定在卧式离心机的机台上，然后将锌合金外层I预热到150°C;
(3)启动卧式离心机带动机台上的锌合金外层I旋转，同时将180°C的尼龙活性混合料浇铸到以600r/min速度旋转的锌合金外层I内，通过加热锌合金外层I对其保温30min，保温的温度为150°C，然后停止加热并以所述的速度继续旋转5分钟，待尼龙活性混合料形成的铸型尼龙内层2的温度降至150°C时，关闭卧式离心机并从卧式离心机上卸下复合轴套，将其放入110°C的保温箱中保温5h后，随炉冷却至50°C以下取出空冷至室温，即可得到金属尼龙复合轴套成品。
[0020]在使用中，可以根据实际需要将复合轴套两端的环形凸缘4加工除掉，也可以保由ο
[0021]实施例3:—种金属尼龙复合轴套，该复合轴套由铸型尼龙内层2与圆筒形的锌合金外层I复合而成，并且，铸型尼龙内层2的厚度与锌合金外层I的厚度比小于2:lo
[0022]一种制造上述金属尼龙复合轴套的方法，该方法所用的材料为ΖΑ27合金和尼龙活性混合料，所用到的设备是卧式离心机，并采用离心浇铸的工艺铸造内层为铸型尼龙、外层为锌合金的复合轴套，具体的工艺步骤如下:
(1)利用ΖΑ27合金铸造锌合金外层I，并在锌合金外层I的内壁沿其轴向均匀设置三条燕尾槽3，燕尾槽3的深度为1mm，锌合金外层I的两端分别铸造朝所在端面中心凸出的环形凸缘4，并且，其中一端的环形凸缘4的宽度大于成型后的铸型尼龙内层2的厚度，另一端环形凸缘4的宽度是锌合金外层I筒壁厚度的3倍；
(2)将所铸造的锌合金外层I通过较宽的环形凸缘4悬臂式固定在卧式离心机的机台上，然后将锌合金外层I预热到145°C;
(3)启动卧式离心机带动机台上的锌合金外层I旋转，同时将180°C的尼龙活性混合料浇铸到以550r/min速度旋转的锌合金外层I内，通过加热锌合金外层I对其保温25min，保温的温度为145°C，然后停止加热并以所述的速度继续旋转4分钟，待尼龙活性混合料形成的铸型尼龙内层2的温度降至145°C时，关闭卧式离心机并从卧式离心机上卸下复合轴套，将其放入100°C的保温箱中保温4h后，随炉冷却至50°C以下取出空冷至室温，即可得到金属尼龙复合轴套成品。
[0023]在使用中，可以根据实际需要将复合轴套两端的环形凸缘4加工除掉，也可以保由ο
[0024]实施例4:一种金属尼龙复合轴套，该复合轴套由铸型尼龙内层2与圆筒形的锌合金外层I复合而成，并且，铸型尼龙内层2的厚度与锌合金外层I的厚度比小于2:lo
[0025]一种制造上述金属尼龙复合轴套的方法，该方法所用的材料为ΖΑ303合金和尼龙活性混合料，所用到的设备是卧式离心机，并采用离心浇铸的工艺铸造内层为铸型尼龙内层、外层为锌合金外层的复合轴套，具体的工艺步骤如下:
(1)利用ΖΑ303合金铸造锌合金外层I，并在锌合金外层I的内壁沿其轴向均匀设置三条燕尾槽3，燕尾槽3的深度为1mm，锌合金外层I的两端分别铸造朝所在端面中心凸出的环形凸缘4，并且，其中一端的环形凸缘4的宽度大于成型后的铸型尼龙内层2的厚度，另一端环形凸缘4的宽度是锌合金外层I筒壁厚度的3倍；
(2)将所铸造的锌合金外层I通过环形凸缘4固定在卧式离心机的机台上，然后将锌合金外层预热到140°C ；
(3)启动卧式离心机带动机台上的锌合金外层I旋转，同时将180°C的尼龙活性混合料浇铸到以500r/min速度旋转的锌合金外层I内，通过加热锌合金外层I对其保温20min，保温的温度为140°C，然后停止加热并以所述的速度继续旋转3分钟，待尼龙活性混合料形成的铸型尼龙内层2的温度降至140°C时，关闭卧式离心机并从卧式离心机上卸下复合轴套，将其放入100°C的保温箱中保温3h后，随炉冷却至50°C以下取出空冷至室温，即可得到金属尼龙复合轴套成品。
[0026]在使用中，可以根据实际需要将复合轴套两端的环形凸缘4加工除掉，也可以保由ο
[0027]在以上实施例中，所用的尼龙活性混合料为本领域常用的材料，其制备方法是:以己内酰胺单体为原料，加热至130 °C熔化，抽真空脱水20min，然后向其中加入催化剂氢氧化钠，再次抽真空脱水lOmin，得到反应熔体，加入助催化剂三苯甲烷三异氰酸酯，混合均匀，在180 °C下保温待浇注;其中催化剂、助催化剂与己内酰胺单体的重量比为(0.2?1.0 ):(0.2?0.5);100ο
【主权项】
1.一种金属尼龙复合轴套，其特征在于:该复合轴套由铸型尼龙内层与圆筒形的锌合金外层复合而成，并且，铸型尼龙内层的厚度与锌合金外层的厚度比小于2:lo2.一种制造权利要求1所述金属尼龙复合轴套的方法，其特征在于:该制造方法为离心铸造法，具体步骤如下: (1)以ΖΑ27或ΖΑ303合金为原料铸造锌合金外层，并将其进行保温处理，保温温度为360°C，保温时间为4h，然后空冷处理，在铸造锌合金外层的过程中，在锌合金外层的内壁沿其轴向均匀设置三条燕尾槽，并且，锌合金外层两端分别铸造朝所在端面中心凸出的环形凸缘； (2)将步骤(I)加工的锌合金外层通过其端部的环形凸缘固定于卧式离心机的机台上，然后将锌合金外层预热至140_150°C ； (3)启动卧式离心机，将180°C的尼龙活性混合料浇铸到以500?600r/min速度旋转的锌合金外层内，通过加热锌合金外层对其保温20-30min，保温的温度为140-150°C，然后停止加热并继续旋转3-5分钟，待由尼龙活性混合料形成的铸型尼龙内层的温度降至140?150°(:时，关闭卧式离心机并从卧式离心机上卸下复合轴套，将其放入100-110°C的保温箱中保温3-5h后，随炉冷却至50°C以下取出空冷至室温，即可得到金属尼龙复合轴套成品。3.根据权利要求2所述的一种金属尼龙复合轴套的制造方法，其特征在于:所述燕尾槽的深度为I _2mm。4.根据权利要求2所述的一种金属尼龙复合轴套的制造方法，其特征在于:所述锌合金外层一端环形凸缘的宽度大于成型后的铸型尼龙内层的厚度，另一端环形凸缘的宽度为锌合金外层筒壁厚度的3~4倍。
【文档编号】B29B11/06GK105904635SQ201610213790
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月8日
【发明人】王爱琴, 刘帅洋, 田捍卫, 梁婷婷, 郭惠丹, 马窦琴, 谢敬佩, 李继文, 王文焱, 李洛利
【申请人】河南科技大学