双金属止推滑动轴承毛坯制备方法及所用工装的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种双金属止推滑动轴承毛坯制备方法及所用工装，方法包括以下步骤：第一步，混制合金料和辅料：将铜合金颗粒、铜气焊剂、木炭颗粒混合均匀；第二步，将混制的合金料和辅料装入模具中，将两个夹持法兰装置通过外力施加装置分别压紧在模具的两端；第三步，将感应加热装置置于模具的外周，随后转动模具，调整离心转速和感应加热装置的加热功率，将合金颗粒混合物熔化；第四步，移开感应加热装置，将第三步制好的双金属毛坯置于移动式冷却装置中，先采用下喷水装置进行冷却一定时间，再开启上喷水装置两者共同作用将双金属毛坯冷却至室温。工装包括模具、夹持法兰装置和移动式冷却装置。本发明工艺合理、能减少双金属毛坯缺陷。
【专利说明】双金属止推滑动轴承毛坯制备方法及所用工装
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种双金属止推滑动轴承毛坯离心铸造方法和所用工装。
【背景技术】
[0002] 感应加热-颗粒离心熔铸工艺是将预制好合格成份的合金颗粒装入钢壳内，置于 中频感应器内且围绕轴心旋转，输入中频感应器的电流在钢壳上产生强大的表面涡流并逐 层透入钢壳里层，使钢壳迅速升温熔化合金颗粒，旋转产生的离心力将合金液均匀沾附于 钢壳内表面上，同时使非金属夹杂物和金属氧化物分离出合金本体，加热停止后进行快速 冷却使合金液在极短的时间完全凝固于钢基体上产生良好的冶金结合，从而得到性能优良 的双金属薄壁筒形毛坯。
[0003] 因双金属薄壁筒形毛坯的技术要求较高，整个工艺过程难以控制，而双金属止推 滑动轴承毛坯中的止推面钢背和合金的有效结合被认为是不可能实现的，目前国内的产品 大多依赖进口，许多产品采用常规的静止浇注法和常规的离心铸造法后，止推面处常出现 各种缺陷，性能难以满足要求，因而，采用合理的工艺设备以及合理的工艺方法来制备高性 能的双金属止推滑动轴承毛坯具有一定的现实意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的之一是提供一种用于双金属止推滑动轴承毛坯制备的模具。
[0005] 本发明的目的之二是提供一种用于双金属止推滑动轴承毛坯制备的夹持法兰装 置。
[0006] 本发明的目的之三是提供一种用于双金属止推滑动轴承毛坯制备的移动式冷却 装直。
[0007] 本发明的目的之四是提供一种工艺合理、减少缺陷的双金属止推滑动轴承毛坯制 备方法。
[0008] 实现本发明第一发明目的的技术方案为：一种双金属止推滑动轴承毛坯制备用 的模具，包括钢坯和第一石棉板，所述钢坯具有内孔和环形凹槽，环形凹槽设置在内孔的孔 壁，内孔与环形凹槽连通，所述钢坯的两端均通过耐高温粘结剂粘附有相应的第一石棉板， 所述第一石棉板具有中心孔，且第一石棉板的中心孔与钢坯的内孔连通。
[0009] 与现有技术相比，本发明的模具结构简单，钢坯的结构设计利于排渣和满足生产 工艺要求，保证了径向合金层和轴向合金层的性能，第一石棉板的采用可避免常规钢板使 用过程中的传热过大和清理困难的问题，中心孔的设立利于排气，解决了双金属止推滑动 轴承毛坯两端合金层易出现裂纹缺陷的产生情况。耐高温粘结剂的合理配比和使用，保证 了高温工作环境中的强度和良好粘结性能，合金液不易甩出，清理也较容易。
[0010] 实现本发明第二发明目的的技术方案为：一种夹持法兰装置，包括法兰体和第二 石棉板，法兰体上开有中心孔和与中心孔连通的沉腔，沉腔的底部设有若干螺栓沉孔，所述 第二石棉板位于沉腔内，第二石棉板具有中心排气孔，中心排气孔与法兰体的中心孔连通， 第二石棉板通过粘结剂与法兰体的沉腔的底面固定。
[0011] 与现有技术相比，本发明的夹持法兰装置结构简单，使用寿命长，避免了双金属层 的偏心和因气体不能较好排出去而产生的气孔缺陷，铸件残余应力小，节省了夹持法兰装 置更换时间和材料费用。
[0012] 实现本发明第三发明目的的技术方案为：一种移动式冷却装置，包括支撑框、上进 水管路、带有上喷水口的上喷水装置、挡水板、下进水管路、带有下喷水口的下喷水装置和 行走装置，所述上进水管路与上喷水装置连通，所述下进水管路与下喷水装置连通，上喷水 装置和下喷水装置分别固定在支撑框内的上部和下部，上喷水装置和下喷水装置面对面布 置，挡水板固定在支撑框内的下部，挡水板的高度高于下喷水装置的顶部，所述行走装置装 在支撑框的下部，所述行走装置包括支撑杆和滑轮，支撑杆的上端固定连接支撑框的底部， 滑轮装在支撑杆的下部，所述行走装置为两个或两个以上。
[0013] 与现有技术相比，本发明的移动式冷却装置结构简单，便于移动和控制工艺过程 及时间，支撑框最好采用环氧树脂板，其能承受一定的高温和绝缘，安全性高，还具有操作 简便及成本低的优点。
[0014] 实现本发明第四发明目的的技术方案为：一种双金属止推滑动轴承毛坯制备方 法，采用上述的双金属止推滑动轴承毛坯制备用的模具、上述的夹持法兰装置和上述的移 动式冷却装置，且包括以下步骤： 第一步，混制合金料和辅料：将铜合金颗粒、铜气焊剂、木炭颗粒混合均勻； 第二步，将混制的合金料和辅料装入模具中，将两个夹持法兰装置通过外力施加装置 分别压紧在模具的两端； 第三步，将感应加热装置置于模具的外周，随后转动模具，调整离心转速和感应加热装 置的加热功率，将合金颗粒混合物熔化； 第四步，移开感应加热装置，将第三步制好的双金属毛坯置于移动式冷却装置中，先采 用下喷水装置进行冷却一定时间，再开启上喷水装置两者共同作用将双金属毛坯冷却至室 温。
[0015] 优选地，在第一步中，所述合金料和辅料的组成为：铜气焊剂加入量为合金料重量 的6. 0?8. 0%，木炭颗粒直径为2. 0 mm?5. 0mm，加入量为铜气焊剂体积的1. 5?2. 0倍。
[0016] 优选地，在第二步中，在将两个夹持法兰装置通过外力分别压紧在模具的两端之 前，在夹持法兰装置的第二石棉板上涂覆石墨水基涂料。
[0017] 优选地，在第三步中，离心转速从0至300r/min内保持均勻加速，感应加热器的加 热功率调整到60KW?80KW之间。
[0018] 优选地，在第四步中，开启下喷水装置和上喷水装置的时间间隔控制在10?25秒 范围内。
[0019] 本发明工艺合理、能够减少双金属止推滑动轴承毛坯的缺陷，生产出的毛坯性能 能够满足要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0021] 图1是本发明的双金属止推滑动轴承毛坯用的模具的结构示意图； 图2是采用本发明生产出的双金属止推滑动轴承的结构示意图； 图3是本发明的夹持法兰装置的结构示意图； 图4是图3的左视图； 图5是本发明的双金属止推滑动轴承毛坯制备方法中的加热过程示意简图； 图6是本发明的双金属止推滑动轴承毛坯制备方法中的冷却过程示意简图； 图7是本发明的移动式冷却装置的结构示意图； 图8是图7的左视图。
【具体实施方式】
[0022] 如图1所示，本发明的一种双金属止推滑动轴承毛坯制备用的模具1，包括钢坯 1-1和第一石棉板1-3,所述钢坯1-1具有内孔1-1-1和环形凹槽1-1-2,环形凹槽1-1-2设 置在内孔1-1-1的孔壁，内孔1-1-1与环形凹槽1-1-2连通，所述钢坯1-1的两端均通过耐 高温粘结剂1-2粘附有相应的第一石棉板1-3,所述第一石棉板1-3具有中心孔1-3-1，且 第一石棉板1-3的中心孔1-3-1与钢坯1-1的内孔1-1-1连通。
[0023] 所述凹槽1-1-2为U形状，U型口一侧与钢坯1-1轴向方向采用圆弧连接，便于排 渔，钢坯1-1需经除油、除锈和挂盐处理。第一石棉板1-3厚度> 2mm，中心孔1-3-1直径 >8_，避免了双金属止推轴承毛坯两端因传热太快导致的裂纹缺陷以及排气不通畅导致 的气孔缺陷。耐高温粘结剂1-2为甲基纤维素和水调配而成，甲基纤维素和水的体积比为 1:5?7,使用后采用120±40°C保温2?6h进行固化。
[0024] 所述凹槽1-1-2中填充铜合金后机加工即可获得性能优良的止推面合金层1-6， 如图2所示，模具中的钢坯1-1即为双金属止推滑动轴承的钢背。
[0025] 如图3、4所示，本发明一种夹持法兰装置2,包括法兰体2-1和第二石棉板2-2,法 兰体2-1上开有中心孔2-1-1和与中心孔2-1-1连通的沉腔2-1-2,沉腔2-1-2的底部设有 若干螺栓沉孔2-1-3,所述第二石棉板2-2位于沉腔2-1-2内，第二石棉板2-2具有中心排 气孔2-2-1，中心排气孔2-2-1与法兰体2-1的中心孔2-1-1连通，第二石棉板2-2通过粘 结剂2-3与法兰体2-1的沉腔2-1-2的底面固定。
[0026] 所述中心排气孔2-2-1和中心孔2-1-1便于排气来减少铸件中气孔的产生，第二 石棉板2-2厚度彡2_，粘结剂2-3中的甲基纤维素和水的调配体积比为1:3?10。
[0027] 如图7、8所示，本发明的一种移动式冷却装置3,包括支撑框3-4、上进水管路3-1、 带有上喷水口 3-3的上喷水装置3-2、挡水板3-5、下进水管路3-7、带有下喷水口 3-10的 下喷水装置3-6和行走装置，所述上进水管路3-1与上喷水装置3-2连通，所述下进水管路 3-7与下喷水装置3-6连通，上喷水装置3-2和下喷水装置3-6分别固定在支撑框3-4内的 上部和下部，上喷水装置3-2和下喷水装置3-6面对面布置，挡水板3-5固定在支撑框3-4 内的下部，挡水板5的高度高于下喷水装置3-6的顶部，所述行走装置装在支撑框3-4的下 部，所述行走装置包括支撑杆3-8和滑轮3-9,支撑杆3-8的上端固定连接支撑框3-4的底 部，滑轮3-9装在支撑杆3-8的下部，所述行走装置为两个或两个以上。
[0028] 如图1、2、3、4、5、6、7、8所示，本发明的一种采用上述双金属止推滑动轴承毛坯制 备用的模具1、夹持法兰装置2和移动式冷却装置3的双金属止推滑动轴承毛坯制备方法， 包括以下步骤： 第一步，混制合金料和辅料6 :将铜合金颗粒、铜气焊剂、木炭颗粒混合均勻； 第二步，将混制的合金料和辅料6装入模具1中，将两个夹持法兰装置2通过外力施加 装置5分别压紧在模具1的两端； 第三步，将感应加热装置4置于模具1的外周，随后转动模具1，调整离心转速和感应加 热装置4的加热功率，将合金颗粒混合物6熔化； 第四步，移开感应加热装置4,将第三步制好的双金属毛坯置于移动式冷却装置3中， 先采用下喷水装置3-6进行冷却一定时间，再开启上喷水装置3-2两者共同作用将双金属 毛坯冷却至室温。
[0029] 在第一步中，所述合金料和辅料的组成为：铜气焊剂加入量为合金料重量的 6. 0?8. 0%，木炭颗粒直径为2. 0 mm?5. 0mm，加入量为铜气焊剂体积的1. 5?2. 0倍。
[0030] 在第二步中，在将两个夹持法兰装置2通过外力分别压紧在模具1的两端之前，在 夹持法兰装置2的第二石棉板2-2上涂覆石墨水基涂料。
[0031] 在第三步中，离心转速从0至300r/min内保持均勻加速，感应加热器4的加热功 率调整到60KW?80KW之间。
[0032] 在第四步中，开启下喷水装置3-6和上喷水装置3-2的时间间隔控制在10?25 秒范围内。
[0033] 具体第一实施例： 双金属止推滑动轴承毛坯，直径为280mm，止推面长25mm，长度为350mm，内表面要求覆 盖一层牌号为ZCuPblOSnlO的铜合金。依次按照如下工艺步骤进行： 第一步，混制合金料和辅料：将3. 5kg颗粒大小为2?4mm的ZCuPblOSnlO铜合金颗 粒、0. 25kg铜气焊剂、200ml的木炭颗粒混合均勻； 第二步，将第一步中混制的合金料和辅料装入模具中，并在夹持法兰装置的石棉板上 涂覆有石墨水基涂料，通过外力装置将模具的两端分别与夹持装置配合紧密； 第三步，将感应加热装置置于模具的外周，随后调整离心转速至500r/min、加热功率至 80Kw加热195秒，通过感应加热将合金颗粒熔化； 第四步，移开感应加热装置，将第三步制好的双金属毛坯置于移动式冷却装置中，先采 用下喷水装置进行冷却15秒，再开启上喷水装置两者共同作用将双金属毛坯冷却至室温。
[0034] 具体第二实施例： 双金属止推滑动轴承毛坯，直径为400mm，止推面长35mm，长度为380mm，内表面要求覆 盖一层牌号为ZCuPblOSnlO的铜合金。依次按照如下工艺步骤进行： 第一步，混制合金料和辅料：将5. 2kg颗粒大小为3?5mm的ZCuPblOSnlO铜合金颗 粒、0. 36kg铜气焊剂、320ml的木炭颗粒混合均勻； 第二步，将第一步中混制的合金料和辅料装入模具中，并在夹持法兰装置的第二石棉 板上涂覆有石墨水基涂料，通过外力装置将模具的两端分别与夹持装置配合紧密； 第三步，将感应加热装置置于模具的外周，随后调整离心转速至380r/min、加热功率至 80Kw加热330秒，通过感应加热将合金颗粒熔化； 第四步，移开感应加热装置，将第三步制好的双金属毛坯置于移动式冷却装置中，先采 用下喷水装置进行冷却25秒，再开启上喷水装置两者共同作用将双金属毛坯冷却至室温。
【权利要求】
1. 一种双金属止推滑动轴承毛坯制备用的模具（1)，其特征在于：包括钢坯（1-1)和第 一石棉板（1-3)，所述钢坯（1-1)具有内孔（1-1-1)和环形凹槽（1-1-2)，环形凹槽（1-1-2) 设置在内孔（1-1-1)的孔壁，内孔（1-1-1)与环形凹槽（1-1-2)连通，所述钢坯（1-1)的两端 均通过耐高温粘结剂（1-2)粘附有相应的第一石棉板（1-3)，所述第一石棉板（1-3)具有中 心孔（1-3-1 )，且第一石棉板（1-3)的中心孔（1-3-1)与钢坯（1-1)的内孔（1-1-1)连通。
2. -种夹持法兰装置（2)，其特征在于：包括法兰体（2-1)和第二石棉板（2-2)，法兰体 (2-1)上开有中心孔（2-1-1)和与中心孔（2-1-1)连通的沉腔（2-1-2)，沉腔（2-1-2)的底部 设有若干螺栓沉孔（2-1-3)，所述第二石棉板（2-2)位于沉腔（2-1-2)内，第二石棉板（2-2) 具有中心排气孔（2-2-1)，中心排气孔（2-2-1)与法兰体（2-1)的中心孔（2-1-1)连通，第二 石棉板（2-2)通过粘结剂（2-3)与法兰体（2-1)的沉腔（2-1-2)的底面固定。
3. -种移动式冷却装置（3)，其特征在于：包括支撑框（3-4)、上进水管路（3-1)、带 有上喷水口（3-3)的上喷水装置（3-2)、挡水板（3-5)、下进水管路（3-7)、带有下喷水口 (3-10 )的下喷水装置（3-6 )和行走装置，所述上进水管路（3-1)与上喷水装置（3-2 )连通， 所述下进水管路（3-7)与下喷水装置（3-6)连通，上喷水装置（3-2)和下喷水装置（3-6)分 别固定在支撑框（3-4)内的上部和下部，上喷水装置（3-2)和下喷水装置（3-6)面对面布 置，挡水板（3-5)固定在支撑框（3-4)内的下部，挡水板（5)的高度高于下喷水装置（3-6) 的顶部，所述行走装置装在支撑框（3-4)的下部，所述行走装置包括支撑杆（3-8)和滑轮 (3-9 )，支撑杆（3-8 )的上端固定连接支撑框（3-4 )的底部，滑轮（3-9 )装在支撑杆（3-8 )的 下部，所述行走装置为两个或两个以上。
4. 一种双金属止推滑动轴承毛坯制备方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的双 金属止推滑动轴承毛坯制备用的模具、如权利要求2所述的夹持法兰装置和如权利要求3 所述的移动式冷却装置，且包括以下步骤： 第一步，混制合金料和辅料（6):将铜合金颗粒、铜气焊剂、木炭颗粒混合均匀； 第二步，将混制的合金料和辅料（6 )装入模具（1)中，将两个夹持法兰装置（2 )通过外 力施加装置（5)分别压紧在模具（1)的两端； 第三步，将感应加热装置（4)置于模具（1)的外周，随后转动模具（1 )，调整离心转速和 感应加热装置（4)的加热功率，将合金颗粒混合物（6)熔化； 第四步，移开感应加热装置（4)，将第三步制好的双金属毛坯置于移动式冷却装置（3) 中，先采用下喷水装置（3-6)进行冷却一定时间，再开启上喷水装置（3-2)两者共同作用将 双金属毛坯冷却至室温。
5. 根据权利要求4所述的双金属止推滑动轴承毛坯制备方法，其特征在于：在第一步 中，所述合金料和辅料的组成为：铜气焊剂加入量为合金料重量的6. 0?8. 0%，木炭颗粒直 径为2. 0 mm?5. 0mm，加入量为铜气焊剂体积的1. 5?2. 0倍。
6. 根据权利要求4所述的双金属止推滑动轴承毛坯制备方法，其特征在于：在第二步 中，在将两个夹持法兰装置（2)通过外力分别压紧在模具（1)的两端之前，在夹持法兰装置 (2)的第二石棉板（2-2)上涂覆石墨水基涂料。
7. 根据权利要求4所述的双金属止推滑动轴承毛坯制备方法，其特征在于：在第三步 中，离心转速从0至300r/min内保持均匀加速，感应加热器（4)的加热功率调整到60KW? 80KW之间。
8.根据权利要求4所述的双金属止推滑动轴承毛坯制备方法，其特征在于：在第四步 中，开启下喷水装置（3-6)和上喷水装置（3-2)的时间间隔控制在10?25秒范围内。
【文档编号】B22D13/10GK104057055SQ201410304549
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】李娄明 申请人:南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司