快速制造巴氏合金轴瓦的设备和方法与流程

本发明涉及轴瓦制造
技术领域：
，尤其是涉及一种快速制造巴氏合金轴瓦的设备和方法。
背景技术：
：巴氏合金，包括锡基轴承合金和铅基轴承合金，由硬质相和软相基体两部分组成。由于巴氏合金具有优异的性能，广泛应用于石油化工、能源电力、冶金矿采、汽车船舶、军工制造等领域大型机械主轴的轴瓦、轴承、轴衬、轴套上。目前，大多采用离心浇铸的方式制造滑动轴承巴氏合金轴瓦，需要经历以下几个步骤：毛坯制造→搪锡→巴氏合金熔炼→除渣离心浇铸→降温→车削加工等工序，工艺相对复杂，生产流程长。同时，离心浇铸会形成多余的巴氏合金，不仅需要后期机加工去除，造成材料的浪费，同时增加了后期处理工序，延长工艺流程且增加工艺成本。有鉴于此，特提出本发明。技术实现要素：本发明的第一目的在于提供快速制造巴氏合金轴瓦的设备，以解决现有技术中存在的轴瓦制造工序复杂等技术问题。本发明的第二目的在于提供快速制造巴氏合金轴瓦的方法，操作简单，并能够节省能源。为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：快速制造巴氏合金轴瓦的设备，包括机架、转动单元、电极单元和供电单元；所述转动单元包括在所述机架中平行设置的两个转轴，每个所述转轴上套设有至少一个滚轮，所述滚轮与所述轴瓦的外表面相切，并带动所述轴瓦沿周向转动；所述电极单元包括第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极通过所述供电单元电连接；所述第一电极与所述轴瓦的外表面弧形面贴合接触，所述第二电极设置于所述轴瓦的内腔中，并与所述第一电极相对。本发明将巴氏合金铸锭直接通过第二电极设置在轴瓦的内腔中，在巴氏合金铸锭和轴瓦内表面之间存在缝隙，电阻比轴瓦和巴氏合金铸锭大，根据焦耳定律，缝隙处温度率先快速升高，使得铸锭与轴瓦内表面接触位置熔化至轴瓦内表面；同时随着轴瓦的周向转动，熔化的巴氏合金凝固焊接到轴瓦内表面，实现轴瓦的巴氏合金连续钎涂。待轴瓦转动一周后，其内表面完全焊接巴氏合金层。在本发明的具体实施方式中，所述第一电极通过连接件连接在所述机架上。通过连接件将第一电极固定连接于所述机架。进一步的，所述第一电极设置于所述轴瓦的下方。具体的，所述第一电极通过连接件可固定连接在所述机架上，或者可拆卸的连接在所述机架上。在本发明的优选实施方式中，还包括夹紧单元，所述夹紧单元包括驱动缸和与驱动杆连接的夹臂，所述第二电极设置于所述夹臂的端部。进一步的，所述第二电极设置于所述夹臂的下端部。以与第一电极相对，使夹紧单元在第一电极和第二电极之间施加压力，夹紧巴氏合金铸锭。在本发明的具体实施方式中，所述驱动缸可以为气缸，所述气缸通过支架连接于所述机架。夹臂用于支撑第二电极，在气缸的驱动下，夹臂可上下移动，带动第二电极配合第一电极夹紧工件。在本发明的具体实施方式中，还包括电磁阀和压力控制器，所述电磁阀分别与所述压力控制器和所述气缸连接。具体的，所述压力控制器可采用现有的压力控制器，通过压力控制器，保证气缸带动夹臂在第一电极和第二电极之间施加一定的压力，当压力达到预设值后，通过电磁阀控制气缸停止增加压力，当压力小于预设值后，通过电磁阀控制气缸增加压力直至达到预设值。在本发明的具体实施方式中，所述夹臂与所述第二电极之间设置有支撑垫，所述压力控制器可以内置于所述支撑垫中。在本发明的优选实施方式中，所述第二电极设置有卡槽。所述卡槽用于卡扣巴氏合金铸锭。具体的，卡槽的尺寸与所述巴氏合金铸锭相匹配，通过卡槽进一步固定所述巴氏合金铸锭。在本发明的优选实施方式中，所述第一电极和所述第二电极沿所述轴瓦的轴向方向的长度大于或等于所述轴瓦的轴向长度。进一步的，巴氏合金铸锭沿所述轴瓦的轴向方向的长度大于或等于所述轴瓦的轴向长度。以保证轴瓦的内表面全部钎涂巴氏合金。在本发明的具体实施方式中，所述转动单元还包括驱动电机，所述驱动电机驱动所述转轴转动。所述驱动电机连接于所述供电单元，为所述驱动电机供电，实现转轴的转动，进而通过滚轮带动轴瓦的转动。在本发明的优选实施方式中，还包括控制器，所述控制器与所述供电单元、所述驱动电机、所述电磁阀和所述压力控制器分别电连接。通过控制器控制供电单元的开启或关闭，使整个设备运行或停止，并且通过供电电源为电极单元供电，控制电极单元供电的电流、电压大小等；通过控制器控制驱动电机带动转轴的转动速度、转动方向等；通过控制器控制电磁阀以调控气缸的运行，用于控制气缸带动夹臂对巴氏合金铸锭的夹紧和放松，并接收压力控制器反馈的压力大小信息，当压力达到预设值时，保持气缸位置，当压力小于预设值时，进一步通过气缸增加压力直至达到预设值。本发明还提供了采用上述设置快速制造巴氏合金轴瓦的方法，包括如下步骤：(a)巴氏合金铸锭设置于所述轴瓦内腔中，第一电极、巴氏合金铸锭、轴瓦和第二电极匹配贴合；(b)在第一电极和第二电极之间施加压力并通直流电，所述轴瓦沿周向转动。在两电极之间夹紧加压，并通电，由于轴瓦与巴氏合金之间存在缝隙，电阻比轴瓦和巴氏合金铸锭大，根据焦耳定律可缝隙处温度率先快速升高，铸锭与轴瓦内表面接触位置熔化。随着轴瓦沿周向转动，熔化的巴氏合金冷却凝固焊接于所述轴瓦内表面。本发明的制造方法，快速高效，且节省能耗。在本发明的具体实施方式中，第一电极和第二电极内部通循环冷却水。循环冷却水使与电极直接接触的部分的温度不会升高，只有巴氏合金铸锭与轴瓦接触的部分温度升高。在本发明的具体实施方式中，所述压力≥2000n。优选的，所述压力≤3000n。在本发明的具体实施方式中，所述直流电的电压为380±10v，所述直流电的电流为10～20a。在本发明的具体实施方式中，所述轴瓦包括上轴瓦和下轴瓦，所述上轴瓦和所述下轴瓦相对设置形成具有轴孔的套筒结构。进一步的，所述上轴瓦和所述下轴瓦相接触的位置设置有高温密封垫片。高温密封垫片主要起到缓冲的作用，在实际操作中可根据实际需求选择设置与否。在本发明的具体实施方式中，所述轴瓦的内表面设置有锡层。进一步的，所述锡层的厚度为0.18～0.22mm。在实际操作中，将轴瓦毛坯预处理得到所述轴瓦；所述预处理包括：(1)通过车床和/或铣床对轴瓦毛坯进行加工，以去除毛刺和飞边；(2)对步骤(1)处理后的轴瓦毛坯进行热处理和冷却处理；(3)对步骤(2)处理后的轴瓦毛坯打磨处理，以去除氧化层；打磨后，采用饱和氯化锌溶液清洗轴瓦；(4)对步骤(3)处理后的轴瓦进行搪锡处理。其中，步骤(2)中，热处理和冷却处理的方法包括：将步骤(1)处理后的轴瓦毛坯加热至400±20℃，然后加热至700±20℃保温4～8h；然后自然冷却至室温。步骤(4)中，搪锡处理的方法包括：将步骤(3)处理后的轴瓦预热至200±20℃，预热时间为20～60min；然后浸渍于熔融锡中，浸渍时间为6～10min。通过上述搪锡处理，在轴瓦表面搪上一层薄而均匀的锡层。与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)本发明的设备，将巴氏合金铸锭直接通过第二电极设置在轴瓦的内腔中，在巴氏合金铸锭和轴瓦内表面之间存在缝隙，根据焦耳定律，缝隙处温度率先快速升高，使得铸锭与轴瓦内表面接触位置熔化至轴瓦内表面，冷却后实现焊接；减少了传统整体加热带来的能源大量消耗，节省能源；(2)本发明可直接使用巴氏合金铸锭，无需将铸锭制成丝材或粉末，大幅减少生产流程，同时利于质量控制；(3)本发明的制造方法，大幅度减少了生产流程，降低物料浪费，提高效率节约电能，降低了生产成本。附图说明为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的轴瓦的结构示意图；a为侧视图，b为主视图；图2为本发明实施例提供的快速制造巴氏合金轴瓦的设备的结构示意图；a为侧视图(其中，a中未示意设置于轴瓦内腔中的结构)，b为主视图。附图标记：1-上轴瓦；2-下轴瓦；3-锡层；4-高温密封垫片；5-机架；6-滚轮；7-第一电极；8-第二电极；9-巴氏合金铸锭。具体实施方式下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。图1为本发明实施例提供的轴瓦的结构示意图。如图1所示，所述轴瓦包括上轴瓦1和下轴瓦2，所述上轴瓦1和所述下轴瓦2相对设置形成具有轴孔的套筒结构。进一步的，所述上轴瓦1和所述下轴瓦2相接触的位置设置有高温密封垫片4。高温密封垫片主要起到缓冲的作用，在实际操作中可根据实际需求选择设置与否。进一步的，所述轴瓦的内表面设置有锡层3。所述锡层的厚度为0.18～0.22mm，如可以为0.2mm。图2为本发明实施例提供的快速制造巴氏合金轴瓦的设备的结构示意图。如图2所示，所述快速制造巴氏合金轴瓦的设备，包括机架5、转动单元、电极单元和供电单元。所述转动单元包括在所述机架5中平行设置的两个转轴，每个所述转轴上套设有至少一个滚轮6，所述滚轮6与所述轴瓦的外表面相切，并带动所述轴瓦沿周向转动。如在具体的实施方式中，每个所述转轴上套设有两个滚轮6，但不局限于此。所述电极单元包括第一电极7和第二电极8，所述第一电极7和所述第二电极8通过所述供电单元电连接。所述第一电极7与所述轴瓦的外表面弧形面贴合接触，所述第二电极8设置于所述轴瓦的内腔中，并与所述第一电极7相对。所述第一电极7和所述第二电极8的尺寸根据实际加工制造的轴瓦的尺寸进行调整选择，使第一电极7能够与所述轴瓦的外表面弧形面贴合接触，第二电极8能够置于所述轴瓦的内腔并与所述第一电极7相对即可。具体的，所述第一电极7的顶面设置有弧形凹面，所述弧形凹面与所述轴瓦的外表面可贴合接触。进一步的，所述第一电极7通过连接件连接在所述机架5上。具体的，所述第一电极7通过连接件固定连接在所述机架5上，或者可拆卸的连接在所述机架5上，优选可拆卸的连接在所述机架5上，以便于根据轴瓦的型号更换第一电极7。所述第一电极7设置于所述轴瓦的下方。所述第二电极8设置于所述轴瓦的内腔中，并且沿垂直于所述轴瓦的轴向方向的截面中，所述第一电极7的中心、第二电极8的中心和所述轴瓦的中心共线。进一步的，所述设备还包括夹紧单元(图未示)。所述夹紧单元包括驱动缸和与驱动杆连接的夹臂，所述第二电极8设置于所述夹臂的端部。进一步的，所述第二电极8设置于所述夹臂的下端部，以与第一电极7相对，使夹紧单元在第一电极7和第二电极8之间施加压力，夹紧巴氏合金铸锭9，使巴氏合金铸锭9接触并抵住所述轴瓦的内表面。进一步的，所述驱动缸可以为气缸，所述气缸通过支架连接于所述机架5。夹臂用于支撑第二电极8，在气缸的驱动下，夹臂可上下移动，带动第二电极8配合第一电极7夹紧工件。进一步的，所述设备还包括电磁阀和压力控制器，所述电磁阀分别压力控制器和气缸连接。具体的，所述压力控制器可采用现有的压力控制器，通过压力控制器，保证气缸带动夹臂在第一电极7和第二电极8之间施加一定的压力，当压力达到预设值后，通过电磁阀控制气缸停止增加压力，当压力小于预设值后，通过电磁阀控制气缸增加压力直至达到预设值。进一步的，所述夹臂与所述第二电极8之间设置有支撑垫，所述压力控制器可以内置于所述支撑垫中。进一步的，所述第一电极7和第二电极8内部通循环冷却水。循环冷却水使与电极直接接触的部分的温度不会升高，只有巴氏合金铸锭与轴瓦接触的部分温度升高。进一步的，所述第二电极8设置有卡槽。所述卡槽用于卡扣巴氏合金铸锭9，以保证连续钎涂的稳固性。进一步的，所述转动单元还包括驱动电机，所述驱动电机驱动所述转轴转动。所述驱动电机连接于所述供电单元，为所述驱动电机供电，实现转轴的转动，进而通过滚轮带动轴瓦的转动。进一步的，所述设备还包括控制器，所述控制器与所述供电单元、所述驱动电机、所述电磁阀和所述压力控制器分别电连接。通过控制器控制供电单元的开启或关闭，使整个设备运行或停止，并且通过供电电源为电极单元供电，控制电极单元供电的电流、电压大小等；通过控制器控制驱动电机带动转轴的转动速度、转动方向等；通过控制器控制电磁阀以调控气缸的运行，用于控制气缸带动夹臂对巴氏合金铸锭的夹紧和放松，并接收压力控制器反馈的压力大小信息，当压力达到预设值时，保持气缸位置，当压力小于预设值时，进一步通过气缸增加压力直至达到预设值。进一步的，所述第一电极7和所述第二电极8沿所述轴瓦的轴向方向的长度大于或等于所述轴瓦的轴向长度。进一步的，巴氏合金铸锭9沿所述轴瓦的轴向方向的长度大于或等于所述轴瓦的轴向长度。以保证轴瓦的内表面全部钎涂巴氏合金。本发明还提供了采用上述设备快速制造巴氏合金轴瓦的方法，包括如下步骤：(a)按照图2的结构示意图进行组装，使巴氏合金铸锭9设置于所述轴瓦内腔中，第一电极7、巴氏合金铸锭9、轴瓦和第二电极8匹配贴合；(b)在第一电极7和第二电极8之间施加压力并通直流电，所述轴瓦沿周向转动。在两电极之间夹紧加压，并通电，由于轴瓦与巴氏合金铸锭9之间存在缝隙，电阻比轴瓦和巴氏合金铸锭大，根据焦耳定律可缝隙处温度率先快速升高，铸锭与轴瓦内表面接触位置熔化。随着轴瓦沿周向转动，熔化的巴氏合金冷却凝固焊接于所述轴瓦内表面。具体的，所述压力≥2000n。优选的，所述压力≤3000n。具体的，所述直流电的电压为380±10v，所述直流电的电流为10～20a。在实际操作中，将轴瓦毛坯预处理得到所述轴瓦；所述预处理包括：(1)通过车床和/或铣床对轴瓦毛坯进行加工，以去除毛刺和飞边；(2)对步骤(1)处理后的轴瓦毛坯进行热处理和冷却处理；(3)对步骤(2)处理后的轴瓦毛坯打磨处理，以去除氧化层；打磨后，采用饱和氯化锌溶液清洗轴瓦；(4)对步骤(3)处理后的轴瓦进行搪锡处理。其中，步骤(2)中，热处理和冷却处理的方法包括：将步骤(1)处理后的轴瓦毛坯加热至400±20℃，然后加热至700±20℃保温4～8h；然后自然冷却至室温。步骤(4)中，搪锡处理的方法包括：将步骤(3)处理后的轴瓦预热至200±20℃，预热时间为20～60min；然后浸渍于熔融锡中，浸渍时间为6～10min。通过上述搪锡处理，在轴瓦表面搪上一层薄而均匀的锡层。实施例1本实施例提供了快速制造巴氏合金轴瓦的方法，包括如下步骤：(1)将轴瓦毛坯预处理得到轴瓦a、将市售的标准尺寸的轴瓦毛坯，包括上轴瓦1和下轴瓦2，通过车床、铣床等将其加工进行加工，去除毛刺、飞边等；b、将步骤a得到的毛坯轴瓦置于加热炉内加热至400℃，然后加热至700℃后保温6h；用铁夹将轴瓦从加热炉内取出，自然冷却至室温；c、用打磨机将步骤b得到的轴瓦内部打磨除去氧化层，打磨后用饱和氯化锌溶液清洗轴瓦，即将饱和氯化锌溶液涂满轴瓦内部；d、将步骤c处理后的轴瓦毛坯于保温炉中进行预热，预热温度为200℃，预热时间为40min；将锡块放于预设温度为500℃的熔化炉内，加热至锡块完全熔化；将预热后的轴瓦毛坯的浇铸表面浸泡在锡锅中进行搪锡，浸泡时间为8min，搪上一层均匀、厚度约为0.2mm的锡层。(2)准备巴氏合金铸锭，按照图2中的结构示意图进行装配，其中巴氏合金铸锭沿轴瓦轴向的方向的长度与所述轴瓦的长度一致，以保证轴瓦的内表面全部钎涂巴氏合金；装配后，在第一电极和第二电极之间施加2500n的压力并通380v、15a的直流电，根据焦耳定律巴氏合金铸锭与轴瓦接触的部分温度率先快速升高，巴氏合金铸锭与轴瓦接触的位置熔化；同时所述轴瓦沿周向转动，随着所述轴瓦的转动，熔化的巴氏合金冷却降温，凝固焊接在所述轴瓦的内表面上；其中，所述轴瓦的转动的线速度为0.3m/min；(3)采用步骤(2)的方式进行焊接直至所述轴瓦转动一周，使巴氏合金焊接布满整个轴瓦的内表面，得到巴氏合金轴瓦；按照要求将焊接好的巴氏合金轴瓦进行最终精加工，再进行常规质量检测以符合标准。实施例2本实施例参考实施例1的制备方法，区别仅在于：步骤(2)中，装配后，在第一电极和第二电极之间施加2000n的压力并通380v、10a的直流电；所述轴瓦的转动的线速度为0.2m/min。实施例3本实施例参考实施例1的制备方法，区别仅在于：步骤(2)中，装配后，在第一电极和第二电极之间施加3000n的压力并通380v、20a的直流电；所述轴瓦的转动的线速度为0.5m/min。本发明将巴氏合金铸锭直接通过第二电极设置在轴瓦的内腔中，在巴氏合金铸锭和轴瓦内表面之间存在缝隙，根据焦耳定律，缝隙处温度率先快速升高，使得铸锭与轴瓦内表面接触位置熔化至轴瓦内表面，冷却后实现焊接；无需预先熔化巴氏合金铸锭等，减少了传统整体加热带来的能源大量消耗，节省能源。并且，缝隙处温度升高迅速，巴氏合金轴瓦制造的效率高。实验例为了对比说明本发明不同实施例制备得到的巴氏合金轴瓦的焊缝界面处的质量，对不同实施例的巴氏合金轴瓦的焊缝质量进行测试，测试结果见表1。表1不同巴氏合金轴瓦的焊缝质量测试结果编号巴氏合金与轴瓦结合强度实施例151mpa实施例240mpa实施例342mpa实施例1的巴氏合金轴瓦的巴氏合金与轴瓦的界面结合良好，焊接效率高；实施例2的巴氏合金轴瓦的界面结合相较于实施例1较差，焊接效率低；实施例3的巴氏合金轴瓦的巴氏合金存在氧化问题，界面晶粒粗大，焊接效率高。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。当前第1页12