一种多层复合轴瓦制备板材及加工工艺及其加工系统的制作方法

本发明涉及轴瓦加工领域，具体涉及一种多层复合轴瓦制备工艺及其轴瓦制备材料。

背景技术：

传统的轴瓦制备工艺是使用在低碳钢层上附着一层合金层的双金属复合板材制作成轴瓦基体，在轴瓦基体的合金层上通过电镀的方式添加一层软的润滑用于增加轴瓦内表面的顺应性、嵌入性、耐磨性。然而，电镀润滑层属于一种高污染加工方式，且随着发动机功率的不断攀升，轴瓦面临着越来越恶劣的工作环境，电镀润滑容易剥落，会造成发动机烧瓦情况。所以，传统的电镀润滑层轴瓦制备工艺逐渐被聚合物喷涂轴瓦的制备工艺所代替。

例如：申请号为201510308041.1，发明名称为：“一种含二硫化钼涂层及其应用于轴瓦喷涂的工艺”专利公开了一种将含二硫化钼涂层应用于轴瓦喷涂的工艺方法。该工艺方法是在经过清洗、烘干、去油、喷砂等表面处理的轴瓦基体上通过一次喷涂、二次喷涂、加热固化等步骤后形成轴瓦表面含二硫化钼的减磨涂层。由于轴瓦基体为曲面，工艺要求喷涂均匀，喷涂时喷枪运行方向要始终与被喷涂物面平行，因此该种喷涂工艺操作繁琐、生产效率低下、并且需要辅助工装进行喷涂辅助。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的问题，提供一种多层复合轴瓦制备板材及加工工艺及其加工系统，所生产加工出来的多层复合轴瓦制备板材，经冲压机进行冲压成型即可制备出满足顺应性、嵌入性、耐磨性使用要求的多层复合轴瓦；可大大提高生产效率，节约生产成本。

一种多层复合轴瓦制备板材，所述多层复合轴瓦制备材料为三层结构的板材，所述三层结构从上到下依次由聚合物层16、合金层17、低碳钢层18组成。

所述聚合物层16为二硫化钼基体聚合物材料或聚酰亚胺基体聚合物材料或聚四氟乙烯基体聚合物材料。

所述合金层17为巴氏合金。

优选的，所述合金层17为铜合金或铝合金。

一种多层复合轴瓦制备板材加工工艺，包括以下步骤：

步骤一、制备双金属复合板材；

步骤二、对平整的双金属复合板材进行清洗除油；

步骤三、对双金属复合板材的合金层表面进行喷砂处理，表面粗糙度为大于等于0.8um且小于等于1.6um；

步骤四、对喷砂处理后双金属复合板材的合金层表面进行清洗；

步骤五、清洗完成的双金属复合板材进行预热，进入预热炉中采用70℃～130℃之间的温度对双金属复合板材进行预热保温；

步骤六、对预热后的双金属复合板材的合金层表面进行聚合物喷涂，喷涂涂料厚度为10μm～20μm；

步骤七、对喷涂完聚合物的多层复合板材进行分段加热固化；

步骤八、分段冷却至室温。

优选的，所述步骤六中，预热后的双金属复合板材喷涂的聚合物喷涂参数如下范围：喷涂角度为90度，喷涂距离为80mm～150mm，喷涂时间为5min～20min。

优选的，所述预热后的双金属复合板材喷涂的聚合物材料为二硫化钼基体聚合物材料或聚酰亚胺基体聚合物材料或聚四氟乙烯基体聚合物材料。

优选的，所述步骤七中，喷涂完聚合物的多层复合板材通过固化炉的四个连续加热段达到固化，第一加热段采用60℃～120℃之间的温度，保温时间为10min～25min；第二个加热段采用120℃-160℃之间的温度，保温时间为10min～25min；第三加热段采用160℃～200℃之间的温度，保温时间为10min～25min；第四加热段采用200℃～250℃之间的温度，保温时间为10min～25min。

优选的，所述步骤八采用三个连续冷却段达到室温冷却，第一冷却段采用250℃～180℃之间的温度，保温时间为30min～120min；第二冷却段采用180℃～100℃之间的温度，保温时间为45min～120min；第三冷却段采用100℃～室温之间的温度，保温时间为60min～120min。

一种多层复合轴瓦制备板材加工系统，所述系统包括依次由烧结炉3，滚锟4，清洗室5，吹干室6，喷砂室7，喷砂枪8，清洗室9，预热炉10，喷涂房11，涂料喷枪12，固化炉13，冷却炉14组成的流水线。

所述烧结炉3用于将在低碳钢板材上铺设一层合金粉末的原料板材进行烧结，烧结温度为300℃～600℃，制备成双金属复合板材；通过滚锟4将双金属复合板材进行滚压处理，平整板材表面，再经流水线送入清洗室5进行除油去脂清洗处理并经吹干室6吹干；清洗吹干处理后的板材经流水线送入喷砂室7内用喷砂枪8进行喷砂处理；喷砂后的板材经流水线送入清洗室9进行清洗；清洗后的板材经过流水线进入预热炉10中预热；预热后的板材经流水线进入喷涂房11中用涂料喷枪12进行聚合物喷涂；喷涂后的板材经流水线送入固化炉13进行分段加热固化处理；将固化后的板材送入冷却炉14进行分段冷却至室温。

优选的，固化炉13分四个区域段，第一加热段采用60℃～120℃之间的温度，时间为10min～25min，运输速度为100mm/min～300mm/min，第二加热段采用120℃～160℃之间的温度，保温时间为10min～25min，运输速度为200mm/min～400mm/min，第三加热段采用160℃-200℃之间的温度，保温时间为10min～25min，运输速度为200mm/min～400mm/min，第三加热段采用200℃～250℃之间的温度，保温时间为10min～25min，运输速度为100mm/min～200mm/min，四加热段总时长为45min～90min。

优选的，所述冷却炉14分三个区域段，第一冷却段采用250℃～180℃之间的温度，保温时间为30min～120min，运输速度为100mm/min～200mm/min，第二冷却段采用180℃～100℃之间的温度，保温时间为45min～120min，运输速度为100mm/min～200mm/min，第三冷却段采用100℃～室温之间的温度，保温时间为60min～120min，运输速度为100mm/min～200mm/min。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：

1、本发明改变传统轴瓦先成型再喷涂工艺为先喷涂再成型工艺，可以采用全程监控，安全可靠的流水线一体化进行生产，固化温度和冷却温度多段连续可调，运输速度无极调速。由于在板材平面进行喷涂，喷涂角度比曲面喷涂角度容易控制，得到的喷涂层更加均匀。

2、在聚合物喷涂固化和冷却过程中本发明采用多段温域，使得不同树脂和其它高分子材料固化均匀，涂层结合强度高，解决了在冷却阶段骤降温度易使涂层产生微观裂纹的问题。

3、采用本发明的方法后，聚合物涂层与轴瓦基体的结合强度高于曲面轴瓦喷涂，并能保证所形成的多层复合轴瓦制备材料再去进行轴瓦成型加工后无需其他后续处理，涂层在冲压成型及实际使用过程中均不易脱落，提高了生产效率，节约了生产成本。

附图说明

图1(a)为本发明的实施例之一的多层复合轴瓦制备板材加工系统图

图1(b)为本发明的实施例之二的多层复合轴瓦加工系统图

图2为现有技术的多层复合轴瓦制备板材结构图

图3为本发明的多层复合轴瓦制备板材结构图

图中：

1-合金粉末，2-低碳钢板材，3-烧结炉，4-滚锟，5-清洗室，6-吹干室，7-喷砂室，8-喷砂枪，9-清洗室，10-预热炉，11-喷涂房，12-涂料喷枪，13-固化炉，14-冷却炉，15-收卷机，15’-冲压机，16-聚合物层，17-合金层，18-低碳钢层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一以生产流水线方式制备多层复合轴瓦制备板材。

实施例二以生产流水线方式直接制备具有聚合物润滑层的轴瓦。

图1(a)是实施例一是多层复合轴瓦制备板材加工系统的工艺流水线。从双合金板材烧结滚压成型开始，到板材平面喷涂制备自润滑涂层，最后收卷形成用于制备轴瓦的板材，全程自动控制。采用多段温控固化工艺、冷却工艺，无极调速输送工艺，提高喷涂涂层均匀性和结合强度。

由烧结炉3，滚锟4，清洗室5，吹干室6，喷砂室7，喷砂枪8，清洗室9，预热炉10，喷涂房11，涂料喷枪12，固化炉13，冷却炉14，收卷机15依次组成流水线。固化炉分四段温度区域，在四段区域有四种温度。冷却炉有三段温度区域，在三段区域有三种冷却温度。

在低碳钢板材上铺设一层合金粉末，合金为铜合金或铝合金或其它巴氏合金材料，粉末厚度一般为0.5mm～2mm。

将合金粉末和低碳钢在烧结炉3中进行烧结，烧结温度为300℃～600℃，制备成双金属复合板材。

根据程序，自动降低输送速度，输送速度为200mm/min～800mm/min，通过滚锟4将双金属复合板材进行滚压处理，平整板材表面。

根据程序，自动提高输送速度，运输速度为1000mm/min～1500mm/min，进入清洗室5通过丙酮等溶液对平整后的板材进行除油去脂处理。

根据程序，自动降低输送速度，输送速度为300mm/min～1000mm/min，经过流水线将清理后的板材在喷砂房7内通过喷砂枪8进行喷砂处理，砂砾为80目～200目刚玉，喷砂枪8喷砂角度为90度，喷砂时间为5min～10min。

将喷砂后的板材进入清洗室9进行清洗，清洗时间为10min～20min.

根据程序，进入预热炉10时，运输暂停，清洗后的板材经过流水线进入预热炉10中预热20min～60min，预热温度保持在70℃～130℃之间的温度值。

根据程序，自动降低输送速度，输送速度为500mm/min～900mm/min将预热后的板材经流水线进入喷涂房11中进行聚合物喷涂，涂料喷枪12喷涂角度为90度，喷涂距离为80mm～150mm，喷涂时间为5min～20min，喷涂厚度为10μm～20μm。

将喷涂后的板材输入四温度区域的固化炉13进行固化处理，固化温度分为四个加热段，第一加热段采用60℃～120℃之间的温度，时间为10min～25min，运输速度为100mm/min～300mm/min，第二加热段采用120℃～160℃之间的温度，保温时间为10min～25min，运输速度为200mm/min～400mm/min，第三加热段采用160℃-200℃之间的温度，保温时间为10min～25min，运输速度为200mm/min～400mm/min，第三加热段采用200℃～250℃之间的温度，保温时间为10min～25min，运输速度为100mm/min～200mm/min，四加热段总时长为45min～90min。

将固化后的板材进入三段冷却炉，使多层复合轴瓦制备板材最终冷却至室温，冷却炉分三个区域段，第一冷却段采用250℃～180℃之间的温度，保温时间为30min～120min，运输速度为100mm/min～200mm/min，第二冷却段采用180℃～100℃之间的温度，保温时间为45min～120min，运输速度为100mm/min～200mm/min，第三冷却段采用100℃～室温之间的温度，保温时间为60min～120min，运输速度为100mm/min～200mm/min。

冷却室温后经过收卷机15对多层复合轴瓦制备板材收卷，便于运输。冷却后形成的多层复合轴瓦制备材料为从上到下依次由聚合物层16、合金层17；低碳钢层18组成的三层结构的板材(参见图3)，与传统的仅由合金层17、低碳钢层18组成的两层结构的制备材料不同(参见图2)。制备好的多层复合轴瓦制板材可以运输到其他地方进行冲压成型工艺即可制备多层复合轴瓦。

图1(b)是实施例二是多层复合轴瓦加工系统的工艺流水线。从双合金板材烧结滚压成型开始，到板材平面喷涂制备自润滑涂层，最终经过冲压机制备成型轴瓦，全程自动控制。采用多段温控固化工艺、冷却工艺，无极调速输送工艺，提高喷涂涂层均匀性和结合强度。与实施例一的区别是流水线末道工序是冲压机15’而非收卷机15，实施例二中是将如图3所示的多层复合轴瓦制备板材直接经流水线送至冲压机15’进行冲压成型直接制备多层复合轴瓦。

以上所述实施例的实施方式仅用来说明本发明，而并非对本发明的限制，任何熟悉本技术领域的技术人员，在不脱离本发明揭露的技术范围内，可做出各种各样的变型、变化或替换，因此所有等同类似的技术方法都应涵盖在本发明的专利保护范围之内。