专利名称：一种钢铜复合轴套的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种制造钢铜复合轴套的方法。
背景技术：
钢铜复合轴套是我国二十世纪三十年代发展应用的一种新型产品，该产品具有疲 劳强度高，导热性、耐磨性好等优点，适合于承受中速，高冲击载荷传动使用，可替代传统的 滑动轴套和纯铜轴套。 现有技术中，钢铜复合轴套多采用粉末冶金工艺生产，即首先以低碳钢背为基体， 表面烧结不同成分的铜合金粉末，经过多次高温烧结和致密轧制形成钢铜一体的双金属带 材，双金属带材再通过焊接和机械加工形成钢铜复合轴套。该工艺采用粉末轧制和对接焊 接，铜合金的致密度及力学性能较低，特别是对于厚大钢背的产品，难以实现工业化大生 产，而且，粉末冶金需大型的烧结设备，工艺复杂，生产流程较长，成本费用高，技术要求高， 应用范围局限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供一种改进的钢铜复 合轴套的制造方法。 为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案
—种钢铜复合轴套的制造方法，该方法包括如下步骤
(1)、将钢轴套的一端密封从而可以容留铜合金液； (2)、对带有铜合金液的所述钢轴套进行离心旋转，从而使位于钢轴套内的铜合金 液在离心力的作用下结合到其内表面上； (3)、对经过步骤(2)的钢轴套进行机械加工以获得所需规格的钢铜复合轴套。
根据本发明的一个方面步骤(2)具体操作为将设定量的铜合金料、脱氧剂以及 除渣剂加入到钢轴套内，封住钢轴套并加热至铜合金料熔化得到所述铜合金液，然后将钢 轴套装在离心机上进行旋转，直至钢轴套冷却至10(TC 60(TC。在一个具体的实施例中， 将钢轴套在温度950°C 110(TC下加热1 2小时以获得铜合金液，且离心机的转速选择 为600 1200转/分钟。另外，优选地，通过向钢轴套的外表面喷冷却水加速钢轴套的冷 却。根据本发明的另一方面，步骤(2)具体操作为将加热至90(TC以上的钢轴套装在
离心机上进行旋转，同时将温度为950°C IIO(TC的设定量的铜合金液浇注到所述钢轴套
内，待形成铜合金层后，向钢轴套外表面喷冷却水，待钢轴套温度降至600°C以下后取下钢
轴套。在该种方式下，离心机的转速可以选择为600 1000转/分钟。 根据本发明，所述制造方法还包括在步骤(2)之前，对钢轴套的内表面依次进行
净化和表面涂层处理。其中，净化是指对除去钢轴套表面的油、锈等从而使钢轴套内表面光
亮；所述涂层处理是指在一定温度下，在钢轴套的内表面涂上均匀的涂料，从而形成一保护层，增加对铜合金层的附着力。净化和表面涂层处理均可采用本领域常规的技术手段来完 成。 优选地，本发明中所述铜合金为锡青铜。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点 本发明通过离心铸造法使熔化的铜合金在强离心力的作用下，通过铜金属的填充
和两种不同金属收縮张力及表面热物理作用形成较高的结合强度，同时通过控制铜合金加
热和熔化，保证铜合金内部质量。本发明生产工艺简单，生产效率高，成本费用低，适合生产
各种钢铜复合轴套；另外，应用本发明方法获得的铜层表面，具有组织致密、机械性能高、表
面光洁度好、自润滑性和耐磨性好等优点。
具体实施例方式
下面结合具体的实施例，对本发明进行详细的说明，但不限于这些实施例。
实施例l本实施例提供一种如下规格尺寸的钢铜复合轴套外径185mm，内径155mm，长度 80mm，铜合金层的厚度为5mm。钢轴套材质20钢；铜合金层材质ZQSnlO-2 ;轴套外圆及端 面粗糙度Ra3. 2，内圆合金铜层的表面粗糙度Ral. 6。
上述钢铜复合轴套的制造方法具体包括如下步骤 (1)、钢轴套制备选取外径195mm、内径160mm、长度255mm的钢管，加工成外径 190mm、内径165mm、长度250mm尺寸的钢轴套。在钢轴套的外表面预留3 5mm的加工余量 以便铸造后继续加工，钢轴套两端用盖板封口 ，且在其中的一端留浇注口 。
(2)、钢轴套净化钢轴套净化包括除油、除锈，具体为除锈用硝基漆稀释剂浸
泡至钢轴套呈亮色，无斑点，然后用水冲洗；除油用工业洗涤剂除油并清洗。
(3)、表面涂层处理在电阻炉内把除油除锈后的钢轴套在15(TC左右预热，预热
后，在钢轴套的内表面涂上均匀的四水硼砂涂料，四水硼砂涂料温度为80°C。 (4)加热钢轴套涂刷涂料后，将钢轴套摆放在炉内进行加热，温度控制在950°C，
时间lh左右。 (5)铜合金冶炼使用铜合金牌号Snl0-2，铜合金液的出炉温度1050°C 。
(6)离心浇注钢轴套加热后移至离心铸造机上进行旋转，转速为600转/分钟， 同时浇注铜合金液，形成铜合金层后，向钢轴套的外表面喷水，钢轴套温度降至60(TC以下 时，即可取下。 (7)采用车削的方法达到所述钢铜复合轴套的长度、内径、外径的尺寸要求，长度 80mm、内径155mm、外径185mm(其中钢轴套厚度10mm、锡青铜层厚度5mm)，该实例可加工成 3个复合轴套。 (8)根据产品要求，在复合轴套的铜合金层表面加工出油槽和油孔以及镶嵌用于 润滑的石墨的底孔，以便提高轴套的润滑性能。 经铜合金层表面检查和铜试样性能检测，该复合轴套质量良好，铜层表面光洁，无 裂纹、夹渣和縮松缺陷，铜合金硬度大于80HB，钢铜之间紧密结合，结合强度达到40MPa，满 足使用要求。
实施例2
本实施例提供一种如下规格尺寸的法兰式钢铜复合轴套法兰外径130mm，内径 52mm，法兰厚度18mm，直筒端外径82mm，内径同法兰内径，总长46mm，锡青铜厚度3mm。钢 轴套材质20钢；铜层材质ZQSnlO-2，轴套外圆及端面粗糙度Ra3. 2，内圆铜层表面粗糙度 Ral. 6。 上述法兰式钢铜复合轴套的制造方法包括如下步骤 (1)、钢轴套制备采用外径140mm实心棒料进行法兰式钢轴套切削加工，加工后 的形状为两端面带法兰( 一式两件)，法兰盘外径136mm、直筒外径90mm，内径58mm、长度 98mm。要求内孔及两端面表面粗糙度Ral. 6，外表面粗糙度Ra6. 3，外表面留有3-5mm的加 工余量以便铸造后继续加工，钢轴套法兰一端先用厚度为lOmm端盖焊死，另一端在加完锡 青铜料后再焊死。端盖与法兰之间留有3mm缝隙，以形成法兰端面的铜层。
(2)钢轴套净化钢轴套净化包括除油、除锈和上保护层，其工艺为除锈用X-l 硝基漆稀释剂浸泡2-3min，钢轴套呈亮色，无斑点，然后用水冲洗。除油用工业洗涤剂除 油并清洗。 (3)表面涂层处理在电阻炉内把除油除锈后的钢轴套进行预热，其预热温度 150-20(TC，预热后在钢轴套内表面上涂上均匀的四水硼砂涂料，涂料温度为80-10(TC，涂 层厚度O. 5-lmm。 (4)离心在钢轴套内添加锡青铜合金料、脱氧剂(磷铜)和除渣剂，添加量及料 的配方按照产品结构大小进行计算，然后密封焊接端口 ，进而采用煤气高温炉对钢轴套内 的铜合金进行加热熔化，加热温度95(TC左右，加热时间1-2小时，直至铜合金料熔化成液 态得铜合金液。 (5)离心待钢轴套内铜合金料熔化成液态得铜合金液后，将钢轴套迅速装卡在 离心机上高速旋转，直至冷却。转速采用800转/分种(根据产品结构大小选择)，旋转 5-10s后，向钢轴套外表面雨淋式喷水，其水压0. 2-0. 25Mpa，气压为0. 6Mpa，待钢轴套温度 降至200-60(TC时，即可取下轴套。 (6)采用车削的方法达到复合轴套的长度、内径、外径的尺寸要求。该实例可加工 成2个法兰式钢铜复合轴套。 经铜金属表面检查和铜试样性能检测，该复合轴套质量良好，铜层表面光洁，无裂 纹、夹渣和縮松缺陷，铜合金硬度大于80HB，钢铜之间紧密结合，结合强度达到40MPa，满足 使用要求。 综上所述，本发明能够高效率的生产钢铜复合轴套，达到以钢代铜的目的，节约稀 有资源，降低生产成本，满足大型、高负荷机械设备的使用要求，具有良好的应用前景。
以上对本发明做了详尽的描述，但本发明不限于上述的实施例。凡根据本发明的 精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
一种钢铜复合轴套的制造方法，其特征在于该方法包括如下步骤(1)、将钢轴套的一端密封从而可以容留铜合金液；(2)、对带有铜合金液的所述钢轴套进行离心旋转，从而使位于所述钢轴套内的铜合金液在离心力的作用下结合到所述钢轴套的内表面上；(3)、对经过步骤(2)的钢轴套进行机械加工以获得所需规格的钢铜复合轴套。
2. 根据权利要求1所述的钢铜复合轴套的制造方法，其特征在于步骤(2)具体操 作为将设定量的铜合金料、脱氧剂以及除渣剂加入到钢轴套内，封住钢轴套并加热至铜 合金料熔化得到所述铜合金液，然后将钢轴套装在离心机上进行旋转，直至钢轴套冷却至 100°C 600°C。
3. 根据权利要求2所述的钢铜复合轴套的制造方法，其特征在于所述离心机的转速为600 1200转/分钟。
4. 根据权利要求3所述的钢铜复合轴套的制造方法，其特征在于步骤(2)中，通过向 所述钢轴套的外表面喷冷却水加速钢轴套的冷却。
5. 根据权利要求2所述的钢铜复合轴套的制造方法，其特征在于将所述钢轴套在温 度950°C 110(TC下加热1 2小时。
6. 根据权利要求1所述的钢铜复合轴套的制造方法，其特征在于步骤(2)具体操作 为将加热至90(TC以上的钢轴套装在离心机上进行旋转，同时将温度为95(TC IIO(TC的 设定量的铜合金液浇注到所述钢轴套内，待形成铜合金层后，向钢轴套外表面喷冷却水，待 钢轴套温度降至600°C以下后取下钢轴套。
7. 根据权利要求6所述的钢铜复合轴套的制造方法，其特征在于所述的离心机的转 速为600 1000转/分钟。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的钢铜复合轴套的制造方法，其特征在于所述 制造方法还包括在所述步骤(2)之前，对所述钢轴套的内表面依次进行净化和表面涂层 处。
9. 根据权利要求1至7中任一项所述的钢铜复合轴套的制造方法，其特征在于所述 铜合金为锡青铜。
全文摘要
本发明涉及一种钢铜复合轴套的制造方法，该方法包括如下步骤(1)将钢轴套的一端密封从而可以容留铜合金液；(2)对带有铜合金液的所述钢轴套进行离心旋转，从而使位于钢轴套内的铜合金液在离心力的作用下结合到其内表面上；(3)对经过步骤(2)的钢轴套进行机械加工以获得所需规格的钢铜复合轴套。本发明生产工艺简单，生产效率高，成本费用低，适合生产各种钢铜复合轴套；另外，应用本发明方法获得的铜层表面，具有组织致密、机械性能高、表面光洁度好、自润滑性和耐磨性好等优点。
文档编号B22D13/00GK101701603SQ20091018651
公开日2010年5月5日 申请日期2009年11月16日 优先权日2009年11月16日
发明者孙林军, 陆忠飞 申请人:吴江市荣顺精密铸件有限公司