专利名称：一种复合蜗轮或轴瓦的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种机械传动装置中广泛使用的蜗轮和轴瓦，属传动装置技术领域。
背景技术：
在机械传动装置中，大量使用着各种规格的蜗轮，为提高蜗轮的耐磨性能，铜合金 又是必不可少的。但是，由于铜合金价格昂贵，为降低蜗轮成本，目前在蜗轮的使用上，一般 都采用两种结构方式一种是整体铸造，另一种是铸铁铁芯加外加铜合金齿圈。一般说来， 当齿轮模数为4以下时，都采用整体铸造的方式，若模数大于4，则采用铁芯加铜合金齿圈 的结构。但无论是哪一种结构，在蜗轮制造中都要用到大量的铜合金，从而使蜗轮价格很难 得以降低。除此之外，由于铜合金在铸造过程中很容易形成气孔、缩孔、局部疏松等缺陷。而 且质密度低、结晶粗放，蜗轮的各项指标都很难实现。而且，这些部件在使用磨损后都要报废，也造成资源和资金的巨大浪费。在机械传动装置中，类似蜗轮的情况还有滑动轴承中的轴瓦。滑动轴承一般都采 用整体结构方式，磨损后更是只能报废，不能修复。另外，有的滑动轴承内壁喷镀锡、锌、铝、 巴氏合金，这些产品还存在抗冲击强度低、耐磨性能差、耐温度低等缺陷。鉴于现有蜗轮结构的弊病，为降低成本，有的生产厂家采用了不合格的材质或是 减小蜗轮的结构尺寸，这些非正常的应付措施也造成了蜗轮蜗杆减速机、蜗轮式升降机、单 配蜗轮付、滑动轴承中存在着的严重质量问题。
发明内容
本发明用于克服已有技术的缺陷而提供一种结构简单、制造成本较低的复合蜗轮 或轴瓦的制备方法。本发明所称问题是通过下述技术方案解决的一种复合蜗轮的制备方法，它按如下步骤进行a、用球铁或低碳钢铸造出蜗轮母体，把母体齿形加工到略小于蜗轮所需尺寸，留 出焊层余量；b、采用亚激光脉冲焊、脉冲氩弧焊或激光脉冲丛熔焊方式，将铜合金焊丝熔焊到 母体表面，制成在母体表面覆盖了均勻致密焊层的蜗轮坯件，若有漏焊凹坑，应补焊；焊层 毛坯厚度按照设计厚度+0.1毫米；C、通过高温回火或振动时效处理，使组织结构均勻，消除内应力；d、用成形刀具，将蜗轮坯件铣切到设计尺寸。上述复合蜗轮的制备方法，所述焊层厚度δ为模数* (0.1 0.35)毫米；齿顶部 焊层厚度σ为模数*0. 2毫米。上述复合蜗轮的制备方法，所述铜合金焊丝在熔焊到母体表面时，焊接脉冲参数 为电压为60 65V ；脉冲电流为100 300安；脉冲宽度为100 500ms。
上述复合蜗轮的制备方法，所述铜合金焊丝在熔焊到母体表面时，焊层为1 3层。上述复合蜗轮的制备方法，所述铜合金焊丝在熔焊到母体表面时，采用氩气保护 焊，氩气流量为每分钟2 7L。上述复合蜗轮的制备方法，所述振动时效处理在振动时效机上进行，选择激振力 为5 10KN，激振前加速度为40 50m/S2，激振后加速度为50 60m/S2，激振时间为10 15分钟。一种复合轴瓦的制备方法，它按如下步骤进行a、用球铁或低碳钢铸造出轴瓦母体，把轴瓦母体加工到略小于所需名义尺寸，留
出焊层余量；b、采用亚激光脉冲焊、脉冲氩弧焊或激光脉冲丛熔焊方式，将铜合金焊丝熔焊到 母体表面，制成在母体表面覆盖了均勻致密焊层的轴瓦坯件，若有漏焊凹坑，应补焊；焊层 为1 3层，焊层毛坯厚度按照设计厚度+(0. 5 1. 0)毫米；C、通过高温回火或振动时效处理，消除内应力；d、加工到设计尺寸。上述复合轴瓦的制备方法，所述焊层厚度为0. 5 1. 0毫米。上述复合轴瓦的制备方法，所述铜合金焊丝在熔焊到母体表面时，焊接脉冲参数 为电压为60 65V ；脉冲电流为100 300安；脉冲宽度为100 500ms ；所述振动时效 处理工序在振动时效机上进行，选择激振力为5 10KN，激振前加速度为40 50m/S2，激 振后加速度为50 60m/S2，激振时间为10 15分钟。上述复合轴瓦的制备方法，所述铜合金焊丝在熔焊到母体表面时，采用氩气保护 焊，氩气流量为每分钟2 7L。本发明通过采用球铁、低碳钢作为母体，以抗磨材料焊接于表面，将两种材料的优 点集于一体，使产品的承载能力加强，而且大大节约了贵重材料。采用丛焊方式，极大地提 高了焊层的紧密度、气密性。它可以在瞬间将焊材牢牢的熔化在基体上，由于焊接热量少， 脉冲时间极短，结晶冷透快，结晶变细，使柱状晶体量远远大于铸造结晶体，再经热处理或 时效处理，机械性能各方面指标都大大超过铸造方式。另外，本发明不仅可用于制造新品蜗轮或轴瓦，还可以用于修复磨损蜗轮或轴瓦。 蜗轮齿面或滑动轴承内壁磨损后，可按本发明技术方案修复、可达到多次重复使用的结果。
图1是本发明蜗轮结构示意图；图2是本发明轴瓦结构示意图。图中标号表示为1.母体；2.焊层；3、轴瓦母体；4、轴瓦焊层。
具体实施例方式本发明用球铁、低碳钢制作成蜗轮母体1或轴瓦母体3，把蜗轮母体或轴瓦母体加 工到所需尺寸，留出焊层余量。采用亚激光脉冲焊、脉冲氩弧焊或激光脉冲丛熔焊方式，将 铜合金焊丝熔焊到母体1表面，制成在母体表面覆盖了均勻致密焊层的蜗轮坯件。通过高温回火、时效处理，促使组织结构均勻，消除内应力，再用成形刀具，把刀齿调整到两齿的中 间位置，铣切到要求尺寸。齿的根部焊层可选小值，厚度选择为模数*(0.1 0.35)毫米； 齿顶部焊层厚度σ为模数*0. 2毫米；齿根部的焊层厚度为模数*0. 25毫米。各部系数的 选取可根据实际情况区别对待，如磨损大、冲击力大、传动温度高，可选上限值，但最大不超 过0.35。对轴瓦焊层而言，焊层毛坯厚度按照设计厚度+(0.5-1.0)毫米。在丛熔焊时，采用多层堆焊工艺，这样，可以使焊层组织均勻，一般选择1 3层。本发明的一个实施例是，在氩气保护下，使用直径为1.6毫米的合金焊丝时(铜、 磷、锡)，脉冲电压幅值在65V，平均电流100 200Α，氩气流量5L/min，焊枪与焊丝距离 0. 5-1. 5毫米时，给出一个脉冲，脉冲时间为165毫秒，将产生高能脉冲方形波离子流，使焊 丝牢牢熔化在母体表面，并迅速形成柱状冶金结合的晶体。其过程是加热-熔化-冶金反 应_晶核形成_结晶_固体转变_形成焊层。熔池金属结晶总是从靠近熔合处的焊件体上 生长起来的，晶体生长的方向垂直于熔合线而指向熔池中心，形成柱状晶体，当其长大到相 互连接时，一次结晶结束。熔池变为固体焊层，当继续冷却到室温时，再经过一系列的组织 转变，形成二次结晶。在焊接中，母体熔池深度只在0. 5 1毫米间，不会有过多热量传于母体上，不会 对母体造成伤害。由于结晶速度快，晶粒变细化，从而使焊层机械性能获得提高。多层脉冲 堆焊，使焊层晶核数量远大于合金铸铜结晶体，所以，使焊层组织的结构紧密度(晶核的数 量多少)、气密度(结构组织的疏松程度)获得提高。高温回火处理或振动失效处理，目的 是使金相组织结构更为均勻，内应力得以消除，使堆焊层各项机械性能远大于铸造合金铜， 使用寿命可增加到3-5倍，并给机械制造业带来非常可观的经济效益。本发明的焊接强度在18 34kgf/mm2，而蜗轮的设计结合强度要求仅为13 20kgf/mm2,完全可以满足蜗轮副传动的需要。
权利要求
一种复合蜗轮的制备方法，其特征在于它按如下步骤进行a、用球铁或低碳钢铸造出蜗轮母体(1)，把蜗轮母体齿形加工到略小于所需名义尺寸，留出焊层余量；b、采用亚激光脉冲焊、脉冲氩弧焊或激光脉冲丛熔焊方式，将铜合金焊丝熔焊到母体表面，制成在母体表面覆盖了均匀致密焊层(2)的蜗轮坯件，若有漏焊凹坑，应补焊；焊层毛坯厚度按照设计厚度+0.1毫米；C、通过高温回火或振动时效处理，消除内应力；d、用成形刀具，将蜗轮坯件铣切到设计尺寸。
2.根据权利要求1所述复合蜗轮的制备方法，其特征在于，所述焊层厚度为模数 *(0. 1 0. 35)毫米。
3.根据权利要求2所述复合蜗轮的制备方法，其特征在于，所述铜合金焊丝在熔焊到 母体表面时，焊接脉冲参数为电压为60 65V ；脉冲电流为100 300安；脉冲宽度为 100 500ms。
4.根据权利要求3所述复合蜗轮的制备方法，其特征在于，所述铜合金焊丝在熔焊到 母体表面时，焊层为1 3层。
5.根据权利要求4所述复合蜗轮的制备方法，其特征在于，所述铜合金焊丝在熔焊到 母体表面时，采用氩气保护焊，氩气流量为每分钟2 7L。
6.根据权利要求5所述复合蜗轮的制备方法，其特征在于，所述振动时效处理工序在 振动时效机上进行，选择激振力为5 10KN，激振前加速度为40 50m/S2，激振后加速度 为50 60m/S2，激振时间为10 15分钟。
7.一种复合轴瓦的制备方法，其特征在于它按如下步骤进行a、用球铁或低碳钢铸造出轴瓦母体(3)，把轴瓦母体加工到略小于所需名义尺寸，留出 焊层余量；b、采用亚激光脉冲焊、脉冲氩弧焊或激光脉冲丛熔焊方式，将铜合金焊丝熔焊到母体 表面，制成在母体表面覆盖了均勻致密焊层(4)的轴瓦坯件，若有漏焊凹坑，应补焊；焊层 为1 3层，焊层毛坯厚度按照设计厚度+(0. 5 1. 0)毫米；C、通过高温回火或振动时效处理，消除内应力；d、用成形刀具，将轴瓦坯件铣切到设计尺寸。
8.根据权利要求7所述复合轴瓦的制备方法，其特征在于，所述焊层设计厚度为0.5 1. Omm毫米。
9.根据权利要求8所述复合轴瓦的制备方法，其特征在于，所述铜合金焊丝在熔焊到 母体表面时，焊接脉冲参数为电压为60 65V;脉冲电流为100 300安；脉冲宽度为 100 500ms ；所述振动时效处理工序在振动时效机上进行，选择激振力为5 10KN，激振 前加速度为40 50m/S2，激振后加速度为50 60m/S2，激振时间为10 15分钟。
10.根据权利要求9所述复合轴瓦的制备方法，其特征在于，所述铜合金焊丝在熔焊到 母体表面时，采用氩气保护焊，氩气流量为每分钟2 7L。
全文摘要
一种复合蜗轮或轴瓦的制备方法，它按如下步骤进行a、用球铁或低碳钢铸造出蜗轮母体，把母体齿形加工到略小于蜗轮所需尺寸，留出焊层余量；b、采用亚激光脉冲焊、脉冲氩弧焊或激光脉冲丛熔焊方式，将铜合金焊丝熔焊到母体表面，制成在母体表面覆盖了均匀致密焊层的蜗轮坯件；c、通过高温回火或振动时效处理，消除内应力；d、用成形刀具，将蜗轮坯件铣切到设计尺寸。本发明将两种材料的优点集于一体，使产品的承载能力加强，而且大大节约了贵重材料，机械性能各方面指标都大大超过铸造方式。
文档编号B23P15/14GK101947717SQ201010271138
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者刘巨东 申请人:刘巨东