一种对开式径向轴瓦的制作方法，制作步骤如下：1）将预先制作好的轴瓦钢背内表面挖有定位槽；2）将轴瓦钢背装入离心浇注机，在轴瓦钢背的内表面浇铸上液态巴氏合金；3）巴氏合金凝固形成巴氏合金层后，在充入保护气体的密闭空间中，并用激光装置对巴氏合金层后进行激光重熔。上述方法制作而成的对开式径向轴瓦，包括外层的轴瓦钢背和浇铸在轴瓦钢背内表面的巴氏合金层，轴瓦钢背外表面的径向设有一组间隔设置的径向定位槽，轴瓦钢背左右两端上设有轴向定位槽。配合一种用于加工上述对开式径向轴瓦的激光重熔装置，采用激光重熔工艺，以改善离心浇铸巴氏合金的组织和性能。
【技术实现步骤摘要】
对开式径向轴瓦产品及其制作方法和激光重熔装置
本专利技术涉及轴承
，尤其是一种用于对开式径向滑动轴承的轴瓦及其加工和激光重熔装置。
技术介绍
目前，滑动轴承因其结构紧凑、承载能力强、抗震性好、运转精度高、工作平稳、噪声小、使用寿命长等特性，广泛应用于高速、重载、高精度、大功率的装备中，是汽轮机、水轮机、核电机组、发电机、大中型电动机、汽车发动机、核潜艇、军舰、大型轮船、工业泵、鼓风机、压缩机、轧钢机、齿轮箱、磨煤机等装备的关键部件，对保证大型设备的正常安全运转起着至关重要的作用。以对开式径向滑动轴承为例，其结构主要有轴承盖、轴瓦、轴承底座等。其中轴瓦直接与轴接触，工作时承受较大的挤压与摩擦，常出现磨粒磨损、刮伤、胶合、疲劳剥落和腐蚀磨损等损伤。轴瓦的损伤会影响滑动轴承的运行，造成额外的成本支出及维护工作的增加，延长非正常的停机时间。为保障滑动轴承运行的稳定、安全，要求轴瓦的摩擦系数和磨损量要小。轴瓦材料通常采用巴氏合金、铜合金、灰口铸铁和非金属材料等，其中尤以巴氏合金材料的应用最广。特别是对于那些批量小、尺寸大的轴瓦，通常采用离心浇铸工艺，将巴氏合金烧铸在轴瓦钢背的内表面，形成巴氏合金层，制成双金属轴瓦。轴瓦能否长期正常地工作，与巴氏合金的浇铸质量密切相关。在离心浇铸过程中，巴氏合金中的元素会随着离心机转速的提高而产生偏析，铜元素会向钢背方向聚集，锑元素会在远离钢背的一面占有较多的成份，最大的偏析可以达到50%以上，使得巴氏合金本身的元素分布发生了根本性的变化，由此造成滑动轴承的使用性能的下降。此外，如果巴氏合金在离心浇铸时温度过高，合金中有杂质，瓦胎清洗不干净，浇铸后冷却速度控制不好等，将会造成巴氏合金化合物粗大、夹渣、气孔、裂纹、脱胎等缺陷，影响滑动轴承的耐疲劳、耐腐蚀和耐磨损等性能。如附图1所示离心浇铸巴氏合金轴瓦的金相组织形貌，灰色的基体为α相，即锑在锡中的固溶体。在基体上分布着大量白色的方形SnSb金属间化合物、针状及星状的Cu6Sn5金属间化合物大块粒子。此外，还存在大量黑色的球形气孔。气孔降低了巴氏合金的致密度，气孔减少了轴瓦的有效承载面积，造成应力集中而降低了铸件的塑性、韧性和抗疲劳性能等力学性能；粗大化合物破坏了组织的均匀性，将使巴氏合金强度降低，脆性增大，导致巴氏合金层在使用中容易剥落。此外，由于轴瓦在受挤压后会发生变形，在变形过程中，在粗大化合物与锡基的界面处将产生很大应力集中，容易产生裂纹，降低了轴瓦的强度和耐疲劳性能，从而影响滑动轴承的使用安全性，降低其工作寿命。
技术实现思路
本专利技术要解决上述现有技术的缺点，提供一种晶粒及化合物细小，无表层裂纹、偏析、气孔等缺陷的巴氏合金轴瓦及其激光重熔方法与工艺，可大大提高轴瓦的使用寿命。轴瓦离心浇铸巴氏合金后，配合激光重熔装置，采用激光重熔工艺，以改善离心浇铸巴氏合金的组织和性能。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案:这种对开式径向轴瓦的制作方法，制作步骤如下: 1)将预先制作好的轴瓦钢背内表面挖有定位槽； 2)将轴瓦钢背装入离心浇注机，在轴瓦钢背的内表面浇铸上液态巴氏合金； 3)巴氏合金凝固形成巴氏合金层后，在充入保护气体的密闭空间中，并用激光装置对巴氏合金层后进行激光重熔。上述方法制作而成的对开式径向轴瓦，包括外层的轴瓦钢背和浇铸在轴瓦钢背内表面的巴氏合金层，轴瓦钢背外表面的径向设有一组间隔设置的径向定位槽，轴瓦钢背左右两端上设有轴向定位槽。这种加工上述对开式径向轴瓦的激光重熔装置，包括旋转工作台，旋转工作台上设有卡盘，卡盘上安装有套筒，套筒内设有安装轴瓦的内腔，内腔上设有定位钢圈，套筒一端封闭并卡接在卡盘上，套筒另一端设有密封端盖，密封端盖的中心孔设有可内外伸缩和一定程度旋转的橡胶褶皱套，橡胶褶皱套为软性材料，橡胶褶皱套中穿入激光传输装置，橡胶褶皱套的内端密封连接在密封端盖的中心孔上，橡胶褶皱套的外端设有可套在激光传输装置外表面上的压圈；套筒上设有进气接口和气压计；激光传输装置包括激光聚焦镜头和喷嘴，激光聚焦镜头连接有与其同轴的水平调节套管，水平调节套管右端设有激光反射镜头和与其呈垂直的竖直调节套管，压圈套在水平调节套管外表面上；激光聚焦镜头和激光反射镜头均设有进水口和出水口，密封端盖上设有进水接口和出水接口，进水接口、出水接口分别通过导管连接激光聚焦镜头的进水口和出水口，进水接口、出水接口外端连接冷水机。巴氏合金层的主要成分为锑8%，铜6%，镉0.5%，锡85.5%。其中，锑和铜主要作用是与锡形成金属间化合物，提高合金的强度、硬度和耐磨性。内腔的内壁上开有通气槽，通气槽一端连接着进气接口，另一端连接密封端盖。这样通气槽引导进气接口进入的保护气体，使保护气体充满整个内腔。其中离心浇铸工艺为浇铸温度390?420°C，钢背预热温度200?230°C，浇铸后空冷4?5s后水冷到120?150°C，取出空冷至室温。激光重熔工艺为激光功率2.5?3.5Kw,卡盘转速0.2?0.4r/min,激光光束尺寸IOmmX 2mm,保护气体流速5?10L/min。激光重熔开始时，激光功率取3.5Kw,随着重熔的进行，激光功率逐渐减小，防止过热。本专利技术有益的效果是:本专利技术提供高性能的滑动轴承轴瓦制造方法，轴瓦离心浇铸巴氏合金后，采用激光重熔工艺，以改善离心浇铸巴氏合金的组织和性能。采用高能激光束在离心浇铸巴氏合金表面做快速扫描，被辐照到的巴氏合金表层吸收激光的能量，迅速熔化形成液态熔池。当激光束移开后，热量通过基体的传导迅速散失掉，液态熔池迅速凝固。激光重熔消除了离心浇铸巴氏合金的粗大化合物，消除气孔，使巴氏合金更致密，同时由于迅速冷却而使晶粒得到细化。由于冷却时间极短，元素来不及偏析，元素分布非常均匀，消除了偏析，可大大提高巴氏合金的性能。本专利技术提供的激光重熔装置解决了巴氏合金氧化和过热的关键问题，使其激光重熔成为可能。巴氏合金熔点低，与氧接触极易发生氧化、燃烧。本专利技术的激光重熔装置在套筒中构建了一个惰性气体环境(惰性气体从套筒进气接口进入套筒，沿着通气槽充满整个套筒，而后从喷嘴流入激光传输装置，从激光传输装置上部流出)，而又不影响激光传输装置的运动。激光重熔过程中，激光束的热量被巴氏合金吸收，巴氏合金凝固后释放出的热量一部分通过惰性气体的对流换热，被惰性气体吸收，通过惰性气体的流动带出套筒及激光传输装置；另一部分热量通过传导被钢背吸收，并通过钢背传导给套筒散失掉，从而避免了因热量累积而使巴氏合金重熔时过热。【附图说明】图1为本专利技术中轴瓦离心浇铸后巴氏合金的金相组织图； 图2为本专利技术中轴瓦激光重熔后巴氏合金的金相组织图； 图3为本专利技术中轴瓦的结构示意图； 图4为本专利技术中轴瓦钢背的结构示意图； 图5为本专利技术中激光重熔装置的主视图； 图6为本专利技术中激光重熔装置的立体结构示意图； 图7为图6中A部分的放大示意图； 图8为本专利技术中套筒的内部结构示意图； 图9为本专利技术中激光传输装置的内部剖视图。附图标记说明:轴瓦1，轴瓦钢背2，径向定位槽2-1，轴向定位槽2-2，巴氏合金层3，旋转工作台4，卡盘5，套筒6，内腔6-1，通气槽6-2，定位钢圈7，密封端盖8，进水口 8_1，出水口 8-2，橡胶褶皱套9，激光传输装本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种对开式径向轴瓦产品及其制作方法和激光重熔装置，其特征是：制作步骤如下1）将预先制作好的轴瓦钢背内表面挖有定位槽；2）将轴瓦钢背装入离心浇注机，在轴瓦钢背的内表面浇铸上液态巴氏合金；3）巴氏合金凝固形成巴氏合金层后，在充入保护气体的激光重熔装置中，并用激光传输装置对巴氏合金层后进行激光重熔；由上述步骤制作而成的轴瓦（1），包括外层的轴瓦钢背（2）和浇铸在轴瓦钢背（2）内表面的巴氏合金层（3），轴瓦钢背（2）内表面的径向设有一组间隔设置的径向定位槽（2‑1），轴瓦钢背（2）左右两端设有轴向定位槽（2‑2）； 一种用于加工所述轴瓦的激光重熔装置，包括旋转工作台（4），所述旋转工作台（4）上设有卡盘（5），卡盘（5）上安装有套筒（6），套筒（6）内设有安装轴瓦（1）的内腔（6‑1），内腔（6‑1）上设有定位钢圈（7），套筒（6）一端封闭并卡接在卡盘（5）上，套筒（6）另一端设有密封端盖（8），密封端盖（8）的中心孔设有可内外伸缩及旋转的橡胶褶皱套（9），橡胶褶皱套（9）中穿入激光传输装置（10），橡胶褶皱套（9）的内端密封连接在密封端盖（8）的中心孔上，橡胶褶皱套（9）的外端设有套在激光传输装置（10）外表面上的压圈（11）；套筒（6）上设有进气接口（12）和气压计（13）；所述激光传输装置（10）包括激光聚焦镜头（10‑1）和喷嘴（10‑2），激光聚焦镜头（10‑1）连接有与其同轴的水平调节套管（10‑3），水平调节套管（10‑3）右端设有激光反射镜头（10‑4）和与其呈垂直的竖直调节套管（10‑5），所述压圈（11）套在水平调节套管（10‑3）外表面上；所述激光聚焦镜头（10‑1）和激光反射镜头（10‑4）均设有进水口（10‑6）和出水口（10‑7），所述密封端盖（8）上设有进水接口（8‑1）和出水接口（8‑2），进水接口（8‑1）、出水接口（8‑2）分别通过导管（14）连接激光聚焦镜头（10‑1）的进水口（10‑6）和出水口（10‑7）。...
【技术特征摘要】
1.一种对开式径向轴瓦产品及其制作方法和激光重熔装置，其特征是:制作步骤如下 1)将预先制作好的轴瓦钢背内表面挖有定位槽； 2)将轴瓦钢背装入离心浇注机，在轴瓦钢背的内表面浇铸上液态巴氏合金； 3)巴氏合金凝固形成巴氏合金层后，在充入保护气体的激光重熔装置中，并用激光传输装置对巴氏合金层后进行激光重熔； 由上述步骤制作而成的轴瓦(I )，包括外层的轴瓦钢背(2)和浇铸在轴瓦钢背(2)内表面的巴氏合金层(3)，轴瓦钢背(2)内表面的径向设有一组间隔设置的径向定位槽(2-1)，轴瓦钢背(2)左右两端设有轴向定位槽(2-2)； 一种用于加工所述轴瓦的激光重熔装置，包括旋转工作台(4)，所述旋转工作台(4)上设有卡盘(5)，卡盘(5)上安装有套筒(6)，套筒(6)内设有安装轴瓦(I)的内腔(6-1)，内腔(6-1)上设有定位钢圈(7)，套筒(6) —端封闭并卡接在卡盘(5)上，套筒(6)另一端设有密封端盖(8)，密封端盖(8)的中心孔设有可内外伸缩及旋转的橡胶褶皱套(9)，橡胶褶皱套(9)中穿入激光传输装置(10)，橡胶褶皱套(9)的内端密封连接在密封端盖(8)的中心孔上，橡胶褶皱套(9)的外端设有套在激光传输装置(10)外表面上的压圈(11);套筒(6)上设有进气接口( 12)和气压计(13);所述激光传输装置(10)包括激光聚焦镜头(10-1)和喷嘴(10-2)，激光聚焦镜头(10-1)连接有与其同轴的水平调节套管(...
【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，赵光良，
申请(专利权)人：浙江机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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