双金属平面轴承毛坯制备用装置及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种双金属平面轴承毛坯制备用装置及制备方法，装置包括加热装置和冷却装置。加热装置包括感应器、感应器内衬、耐火砖、支撑座和模具底座；冷却装置包括储水器、模具底座和振动器；方法包括混制合金料和辅料；将其装入模具中搅拌；将模具置于加热装置中加热；使模具旋转；置于冷却装置的模具底座上冷却、振动器振动等步骤。本发明能减少合金的加入量，增加工艺出品率，钢背与合金层的结合良好，并减少了铸造过程中合金元素的偏析现象。
【专利说明】双金属平面轴承毛坯制备用装置及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种双金属平面轴承毛坯制备用装置和方法，属于离心铸造生产装置领域。
【背景技术】
[0002]钢背铜铅合金双金属平面生产过程中常采用静置浇注法、粉末烧结法和电镀等。静置浇注法中钢背与铜铅合金的结合层处夹杂较难上浮于表面，且容易产生缩孔缩松等缺陷，该方法中一般还需浇注大量的合金才能获得合格成品，工艺出品率低。粉末烧结法中工艺简单，生产效率高，但钢背与铜合金层的结合强度低，只能适应较低载荷的工况。电镀方法中其不仅费时，而且还污染环境，同时当电镀层超过一定的厚度时，钢基与所覆金属之间的结合强度也不理想。
[0003]此类平面滑动轴承中，铜合金中的合金元素密度差相差大，上述工艺均难以防止偏析现象。
【发明内容】
[0004]本发明的第一目的是提供一种制备双金属平面轴承毛坯用加热装置。
[0005]本发明的第二目的是提供一种制备双金属平面轴承毛坯用冷却装置。
[0006]本发明的第三目的是提供一种能使钢背与合金层的结合良好，减少偏析的双金属平面轴承的制备方法。
[0007]实现本发明第一发明目的的技术方案为:一种制备双金属平面轴承毛坯用加热装置，包括感应器、感应器内衬、耐火砖、可旋转的支撑座和模具底座，所述感应器内衬贴于感应器的内壁，所述感应器和感应器内衬的截面均为矩形，所述感应器置于耐火砖上，所述模具底座设置在支撑座的顶部，所述耐火砖具有通孔，所述模具底座松配合地穿过通孔且伸在感应器内衬的内腔中，所述模具底座具有安装槽。
[0008]优选的，所述感应器内衬为耐火泥烧制内衬或石棉内衬。
[0009]优选的，所述感应器内衬的外壁和感应器的内壁之间为间隙配合。
[0010]优选的，所述模具底座的顶面为凹弧面，所述安装槽的底面为凹弧面。
[0011]优选的，所述模具底座固定在支撑座的顶部中心位置。
[0012]优选的,所述耐火砖的厚度为40mm±5mm。
[0013]采用上述结构后，本发明的制备双金属平面轴承毛坯用加热装置结构简单，能减少合金的加入量，增加工艺出品率，钢背与合金层的结合良好，并减少了铸造过程中合金元素的偏析现象，使用寿命长，且更换容易。
[0014]实现本发明第二发明目的的技术方案为:一种制备双金属平面轴承毛坯用冷却装置，包括储水器、模具底座和振动器，所述储水器具有内腔、进水口和出水口，储水器的周壁内设有水流通道，进水口位于储水器的顶部且与水流通道连通，出水口位于储水器的内腔底部且与水流通道及内腔连通，所述模具底座设在储水器的内腔底部，模具底座具有安装槽，所述储水器的底部置于振动器之上。
[0015]优选的，所述进水口为2个或2个以上且均匀分布在储水器的顶部，出水口为2个或2个以上且均匀分布在储水器的内腔的底部，出水口和相应的进水口处于同一垂直线上。
[0016]优选的，所述进水口为4个。
[0017]优选的，所述出水口为4个。
[0018]优选的，所述模具底座置于储水器的内腔底部的中心位置。
[0019]优选的，所述水流通道为环形。
[0020]优选的，所述模具底座的顶面为凹弧面，所述安装槽的底面为凹弧面。
[0021]采用上述结构后，本发明的制备双金属平面轴承毛坯用冷却装置结构简单，能实行较快速度的冷却和对平面轴承毛坯实施局部部位冷却，因此，有利于双金属平面轴承毛坯的钢背与合金层的结合良好，并减少了铸造过程中合金元素的偏析现象，保证双金属平面轴承毛坯的顺序凝固。
[0022]实现本发明第三发明目的的技术方案为:一种采用上述加热装置和冷却装置的双金属平面轴承的制备方法，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、木屑混合均匀；
第二步，将第一步中混制的合金料和辅料装入模具中，并采用细铜棒搅拌致使混合料致密；
第三步，将模具置于加热装置的模具底座上，并进行固定；
第四步，开启加热功率，将混合料熔化，随着混合料的逐渐熔化从模具顶部加入第一步中混制好的合金料和辅料，直至合金液充满整个模具；
第五步，移开感应器和感应器内衬，将模具的顶部密封，开启离心转速，使模具随着旋转支撑座一起旋转；
第六步，将模具从加热装置中取出，并置于冷却装置的模具底座上；
第七步，开启冷却装置的进水口、出水口和振动器，调整冷却水的高度后关闭进水口和出水口 ；
第八步，重复第七步过程，根据需要调整冷却水的第二次或者更多次数的高度；
第九步，关闭振动器，将已冷却至一定温度的合金层和模具的组合体取出，排出冷却水。
[0023]优选的，所述模具采用低碳钢，模具材料加工后即为双金属平面轴承的钢背。
[0024]优选的，所述合金颗粒直径为0.6?2.2mm，合金颗粒和铜气焊剂的重量比为10?15:1，铜气焊剂和木屑的体积比为1:1?3。
[0025]优选的，模具密封为石棉板涂覆有耐高温粘结剂的一侧粘附在模具顶部。
[0026]优选的，所述调整冷却水的高度应为2次或2次以上。
[0027]采用上述方法后，本发明能减少合金的加入量，增加工艺出品率，钢背与合金层的结合良好，并减少了铸造过程中合金元素的偏析现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]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。
[0029]图1是本发明的制备双金属平面轴承毛坯用加热装置的结构示意图；
图2是图1的左视图；
图3是制备双金属平面轴承毛坯用加热装置中的感应器的截面示意图；
图4是本发明的制备双金属平面轴承毛坯用冷却装置的结构示意图；
图5是图4的左视图；
图6是制备双金属平面轴承毛坯用冷却装置中的储水器的结构示意图；
图7是本发明的双金属平面轴承的制备方法中的加热示意图；
图8是图7的左视图；
图9是本发明的双金属平面轴承的制备方法中的冷却示意图；
图10是图9的左视图。
【具体实施方式】
[0030]如图1、2、3所示，一种制备双金属平面轴承毛坯用加热装置1，包括感应器11、感应器内衬12、耐火砖14、可旋转的支撑座15和模具底座13，所述感应器内衬12贴于感应器11的内壁，所述感应器11和感应器内衬12的截面均为矩形，所述感应器11置于耐火砖14上，所述模具底座13设置在支撑座15的顶部，所述耐火砖14具有通孔14-1，所述模具底座13松配合地穿过通孔14-1且伸在感应器内衬12的内腔12-1中，所述模具底座13具有安装槽13-1。
[0031]所述感应器内衬12由耐火泥烧制而成或由石棉板制作而成。
[0032]所述感应器内衬12的外壁和感应器11的内壁之间为间隙配合。
[0033]所述模具底座13的顶面为凹弧面，所述安装槽13-1的底面为凹弧面。
[0034]所述模具底座13固定在支撑座15的顶部中心位置。
[0035]所述耐火砖14的厚度为40mm ± 5mm。
[0036]如图4、5、6所不,一种制备双金属平面轴承毛还用冷却装置2,包括储水器22、模具底座23和振动器25，所述储水器22具有内腔22-1、进水口 21和出水口 24，储水器22的周壁内设有水流通道22-2，进水口 21位于储水器22的顶部且与水流通道22-2连通，出水口 24位于储水器22的内腔22-1底部且与水流通道22-2及内腔22_1连通，所述模具底座23设在储水器22的内腔22-1底部，模具底座23具有安装槽23_1，所述储水器22的底部置于振动器25之上。
[0037]所述进水口 21为2个或2个以上且均匀分布在储水器22的顶部，出水口 24为2个或2个以上且均匀分布在储水器22的内腔22-1的底部，出水口 24和相应的进水口 21处于同一垂直线上。
[0038]所述进水口 21为4个。
[0039]所述出水口 24为4个。
[0040]所述模具底座23置于储水器22的内腔22-1底部的中心位置。
[0041]所述水流通道22-2为环形。
[0042]所述模具底座23的顶面为凹弧面，所述安装槽23-1的底面为凹弧面。
[0043]如图7、8、9、10所示，本发明的一种采用上述加热装置I和上述冷却装置2的双金属平面轴承的制备方法， 实施例一:
包括以下步骤:
第一步，混制合金料和辅料31:将铜合金颗粒、铜气焊剂、木屑混合均匀；
第二步，将第一步中混制的合金料和辅料31装入模具30中，并采用细铜棒搅拌致使混合料31致密；
第三步，将模具30置于加热装置I的模具底座13上，并进行固定；
第四步，开启加热功率，将混合料31熔化，随着混合料31的逐渐熔化从模具30顶部加入第一步中混制好的合金料和辅料31，直至合金液充满整个模具30 ；
第五步，移开感应器11和感应器内衬12，将模具30的顶部密封，开启离心转速，使模具30随着旋转支撑座15 —起旋转；
第六步，将模具30从加热装置I中取出，并置于冷却装置2的模具底座23上；
第七步，开启冷却装置2的进水口 21、出水口 24和振动器25，调整冷却水的高度后关闭进水口 21和出水口 24 ；
第八步，重复第七步过程，根据需要调整冷却水的第二次或者更多次数的高度；
第九步，关闭振动器25，将已冷却至一定温度的合金层和模具30的组合体取出，排出冷却水。
[0044]优选的，所述模具30采用低碳钢，模具30材料加工后即为双金属平面轴承的钢背。
[0045]优选的，所述合金颗粒直径为0.6?2.2mm,合金颗粒和铜气焊剂的重量比为10?15:1，铜气焊剂和木屑的体积比为1:1?3。
[0046]优选的，模具密封为石棉板涂覆有耐高温粘结剂的一侧粘附在模具30顶部。
[0047]优选的，所述调整冷却水的高度应为2次或2次以上。
[0048]实施例二:
制备双金属平面轴承毛坯，直径为100mm，钢背厚度10mm，表面要求覆盖一层牌号为ZCuPb5Sn5Zn5的铜合金。依次按照如下步骤进行:
第一步，混制合金料和辅料31:将1.23kg颗粒大小为0.6?2.2mm的ZCuPb5Sn5Zn5铜合金颗粒、铜气焊剂0.15kg、80ml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31装入模具30中，并采用细铜棒搅拌致使混合料致密；
第三步，将模具30置于加热装置I的模具底座13上，并进行固定；
第四步，开启加热功率至60KW，将合金颗粒熔化，随着合金颗粒的逐渐熔化从模具30顶部加入第一步中混制好的合金料和辅料31，直至合金液充满整个模具30 ；
第五步，移开感应器11和感应器内衬12，采用4mm厚的石棉板将模具30顶部密封，开启离心转速至200r/min，使模具30随着旋转支撑座15 —起旋转；
第六步，将模具30从加热装置I中取出，并置于冷却装置2的模具底座23上；
第七步，开启冷却装置2的进水口 21、出水口 24和振动器25，调整冷却水的高度至模具30高度的1/3后关闭进水口 21和出水口 24;
第八步，待冷却50s后调整冷却水的第二次高度至模具高度的2/3，冷却30s后调整冷却水的第三次高度至模具30高度的9/10 ； 第九步，关闭振动器25，将已冷却至一定温度的合金液和模具30的组合体取出，排出冷却水。
[0049]实施例三:
制备双金属平面轴承毛还，直径为60mm,钢背厚度1mm,表面要求覆盖一层牌号为ZCuPb5Sn5Zn5的铜合金。依次按照如下步骤进行:
第一步，混制合金料和辅料31:将0.85kg颗粒大小为0.6?2.2mm的ZCuPb5Sn5Zn5铜合金颗粒、铜气焊剂0.1kg、60ml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31装入模具30中，并采用细铜棒搅拌致使混合料致密；
第三步，将模具30置于加热装置I的模具底座13上，并进行固定；
第四步，开启加热功率至60KW，将合金颗粒熔化，随着合金颗粒的逐渐熔化从模具30顶部加入第一步中混制好的合金料和辅料31，直至合金液充满整个模具30 ；
第五步，移开感应器11和感应器内衬12，采用4mm厚的石棉板和快速粘结剂将模具30顶部密封，开启离心转速至230r/min,使模具30随着旋转支撑座15 —起旋转；
第六步，将模具30从加热装置I中取出，并置于冷却装置2的模具底座23上；
第七步，开启冷却装置2的进水口 21、出水口 24和振动器25，调整冷却水的高度至模具30高度的1/3后关闭进水口 21和出水口 24 ；
第八步，待冷却35s后调整冷却水的第二次高度至模具30高度的5/8，冷却25ss后调整冷却水的第三次高度至模具30高度的9/10 ；
第九步，关闭振动器25，将已冷却至一定温度的合金液和模具30的组合体取出，排出冷却水。
【权利要求】
1.一种制备双金属平面轴承毛坯用加热装置(1)，其特征在于:包括感应器(11)、感应器内衬(12)、耐火砖(14)、可旋转的支撑座(15)和模具底座(13)，所述感应器内衬(12)贴于感应器(11)的内壁，所述感应器(11)和感应器内衬(12)的截面均为矩形，所述感应器(11)置于耐火砖(14)上,所述模具底座(13)设置在支撑座(15)的顶部,所述耐火砖(14)具有通孔(14-1 )，所述模具底座(13)松配合地穿过通孔(14-1)且伸在感应器内衬(12)的内腔(12-1)中，所述模具底座(13)具有安装槽(13-1 )。
2.根据权利要求1所述的制备双金属平面轴承毛坯用加热装置，其特征在于:所述感应器内衬(12)由耐火泥烧制而成或由石棉板制作而成。
3.根据权利要求1所述的制备双金属平面轴承毛坯用加热装置，其特征在于:所述感应器内衬(12)的外壁和感应器(11)的内壁之间为间隙配合。
4.根据权利要求1所述的制备双金属平面轴承毛坯用加热装置，其特征在于:所述模具底座(13)的顶面为凹弧面，所述安装槽(13-1)的底面为凹弧面。
5.根据权利要求1所述的制备双金属平面轴承毛坯用加热装置，其特征在于:所述模具底座(13)固定在支撑座(15)的顶部中心位置。
6.根据权利要求1所述的制备双金属平面轴承毛坯用加热装置，其特征在于:所述耐火砖(14)的厚度为40mm±5mm。
7.一种制备双金属平面轴承毛坯用冷却装置(2)，其特征在于:包括储水器(22)、模具底座(23)和振动器(25)，所述储水器(22)具有内腔(22-1)、进水口(21)和出水口(24)，储水器(22)的周壁内设有水流通道(22-2)，进水口(21)位于储水器(22)的顶部且与水流通道(22-2)连通，出水口(24)位于储水器(22)的内腔(22_1)底部且与水流通道(22_2)及内腔(22-1)连通，所述模具底座(23 )设在储水器(22 )的内腔(22-1)底部，模具底座(23 )具有安装槽(23-1)，所述储水器(22 )的底部置于振动器(25 )之上。
8.根据权利要求7所述的制备双金属平面轴承毛坯用冷却装置，其特征在于:所述进水口(21)为2个或2个以上且均匀分布在储水器(22)的顶部，出水口(24)为2个或2个以上且均匀分布在储水器(22)的内腔(22-1)的底部，出水口(24)和相应的进水口(21)处于同一垂直线上。
9.根据权利要求8所述的制备双金属平面轴承毛坯用冷却装置，其特征在于:所述进水口(21)为4个。
10.根据权利要求8所述的制备双金属平面轴承毛坯用冷却装置，其特征在于:所述出水口(24)为4个。
11.根据权利要求7所述的制备双金属平面轴承毛坯用冷却装置，其特征在于:所述模具底座(23 )置于储水器(22 )的内腔(22-1)底部的中心位置。
12.根据权利要求7所述的制备双金属平面轴承毛坯用冷却装置，其特征在于:所述水流通道(22-2)为环形。
13.根据权利要求7所述的制备双金属平面轴承毛坯用冷却装置，其特征在于:所述模具底座(23)的顶面为凹弧面，所述安装槽(23-1)的底面为凹弧面。
14.一种米用权利要求1-6之一所述的加热装置和权利要求7-13之一所述的冷却装置的双金属平面轴承的制备方法，包括以下步骤: 第一步，混制合金料和辅料(31):将铜合金颗粒、铜气焊剂、木屑混合均匀； 第二步，将第一步中混制的合金料和辅料(31)装入模具(30)中，并采用细铜棒搅拌致使混合料(31)致密； 第三步，将模具(30)置于加热装置(I)的模具底座(13)上，并进行固定； 第四步，开启加热功率，将混合料(31)熔化，随着混合料(31)的逐渐熔化从模具(30)顶部加入第一步中混制好的合金料和辅料(31)，直至合金液充满整个模具(30)； 第五步，移开感应器(11)和感应器内衬(12)，将模具(30)的顶部密封，开启离心转速，使模具(30)随着旋转支撑座(15) —起旋转； 第六步，将模具(30 )从加热装置(I)中取出，并置于冷却装置(2 )的模具底座(23 )上；第七步，开启冷却装置(2)的进水口( 21)、出水口( 24)和振动器(25)，调整冷却水的高度后关闭进水口(21)和出水口(24)； 第八步，重复第七步过程，根据需要调整冷却水的第二次或者更多次数的高度； 第九步，关闭振动器(25)，将已冷却至一定温度的合金层和模具(30)的组合体取出，排出冷却水。
15.根据权利要求14所述的双金属平面轴承的制备方法，其特征在于:所述模具(30)采用低碳钢，模具(30)材料加工后即为双金属平面轴承的钢背。
16.根据权利要求14所述的双金属平面轴承的制备方法，其特征在于:所述合金颗粒直径为0.6?2.2mm，合金颗粒和铜气焊剂的重量比为10?15:1，铜气焊剂和木屑的体积比为1:1?3。
17.根据权利要求14所述的双金属平面轴承的制备方法，其特征在于:模具密封为石棉板涂覆有耐闻温粘结剂的一侧粘附在1旲具(30)顶部。
18.根据权利要求14所述的双金属平面轴承的制备方法，其特征在于:所述调整冷却水的高度应为2次或2次以上。
【文档编号】B22D13/04GK104162641SQ201410448034
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】徐贵宝, 李娄明 申请人:南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司