铝青铜防爆工具生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种成分为Ａｌ：９－１２％，Ｆｅ：３．５－６％，Ｎｉ：３．５－６．５％，其余为Ｃｕ的铝青铜防爆工具压铸和热处理工艺。特征工艺参数为压铸比压６００—８５０ｋｇｆ／ｃｍ，浇入速度２５—３２ｍ／ｓ，浇注温度９５０—１０００℃，留模时间１７—２０ｓ，淬火温度７６０—９００℃。使用本发明专利技术可获得致密，高强度的铝青铜防爆工具，生产效率高成本低，产品外型美观，防爆性能可Ｏ＆靠。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利说明 本专利技术涉及一种对金属粉末的烧结，并采用回转冷锻压来压实烧结层的方式，制造包含此金属粉末地复合材料的生产工艺方法，属于用粉末烧结制造机械零件半成品的金属材料成型
烧结金属滑动轴承复合材料，其结构是用高强度的钢层为基体衬背或芯片，在钢层上单面或双面牢固地粘接着一薄层减磨的轴承材料。这种复合材料由于负荷能力强，摩擦系数小，耐磨性高和生产的经济性，日益广泛地在许多工业部门中得到应用。用这种板坯经少量的切削加工，可制成各种减磨的机械零件，其中尤以环形、园形、园筒形和园台形的减磨滑动轴承材料及其制品，用途广、用量大。典型零件有环形的内燃机里用的止推轴承环、工程机械上主离合器里的分离座片、叶片油泵组件配油盘。园形的齿轮油泵组件、侧板。园筒形的柱塞油泵组件、七孔缸体等等。 这种滑动轴承复合材料的生产工艺，目前的现有生产工艺主要有平面浇注法和烧结热轧法。前者是在准备好的槽钢带衬背上浇注一层铜合金做成复合材料的。此方法有色金属耗用量大，工艺流程长，能耗大，技术复杂，只能加工4毫米以下的轴承材料。仅在制造厚度较薄的轴瓦及园形、环形零件时使用该方法。后者可见美国专利4002472的介绍于还原气氛中和温度1450°F到1600°F范围里，在准备好的钢带上，烧结一层铜合金层，再将复合的钢带于1000°F到1200°F温度下通过轧辊压实，使烧结层基本达到100%理论密度，然后再经第二次烧结和浸铅，增强钢层与烧结层之间的粘结强度。这种方法对减摩层达到理论密度的指标有了明显改进，但热轧工序要求有大型技术复杂的锻压设备，工艺流程长，能耗大。在制造薄壁环形、园形轴承零件时仍要冲压下料，材料利用率低，往往只有百分之四十左右。而且，零件的直径大小，特别是厚度受到制造工艺的限制，通常直径一般不能大于φ200毫米，厚度不能大于4毫米。 本专利技术的目的是提供一种环形、园形、园筒形和园台形滑动轴承复合材料坯料的生产工艺，用该方法生产出的环形、园形、园筒形和园台形复合材料的减磨层密度高，能达到100%的理论密度，端面表面光洁度和厚度尺寸精度高，机械性能好。而且，不要大型锻压设备，消耗能量少，制造成本低，大量节省有色金属，从而显著降低了用这种复合材料加工而成的机械零件的产品成本。 本专利技术是一种生产环形、园形、园筒形和园台形减磨轴承复合材料坯料的工艺方法，是用高强度的钢层作基体，在钢层上均匀散布一薄层减磨材料粉末，先在还原气氛中，用足能达到粉末的液相烧结和粉末层与钢层之间形成粘结的烧结温度和时间进行予烧结，再对予烧结的复合材料的烧结层进行回转冷锻压，通过回转辗压，实现螺旋进给，使烧结层密实，基本达到100%的理论密度，然后进行烧结，进一步增强粉粒之间、粉粒与钢层之间的粘结强度，最后在保护环境中冷却，就可得到单面的复合材料。如果是双面复合材料坯料，可重复上述方法，在没有烧结层的一面钢层上再敷一层减磨材料，得到双面复合材料的坯料。 附图说明图1是本专利技术的工艺流程图。 图2是本专利技术中回转冷锻工艺的示意图。 图3是本专利技术的制成品示意图。 下面结合附图对本专利技术进行详细叙述。 图1说明了本专利技术的工艺流程先分别进行钢层和减磨轴承材料粉末的准备，接着将粉末均匀散布在钢层上，并进行予烧结，然后进行回转冷锻压和烧结，最后，经检验合格，将成品复合材料坯料入库。 钢基体层通常选用高强度的碳钢，其厚度应不小于0.75毫米，厚度的上限应小于回转冷锻机中液压柱塞与上锻模的距离，通常为不小于220毫米(此数据乃根据瑞士630T旋转冷锻机设备的规格而定)。钢层结合表面应无锈斑、刮痕、缩孔、分层、麻点和裂纹等缺陷，事先加工至表面光洁度 7或 7以上，并对结合表面进行机械清洁和在碱液或有机溶剂中进行化学清洗，以除去油脂获得合金洁净面。 减磨材料粉末包括有多种轴承材料的铜基粉末，例如CuPb24Sn，CuSn7Pb7Zn3和CuPb10Sn10，它们可以是混合粉或予合金粉。减磨材料粉末是用布料装置或工具均匀地散布在钢层上，其厚度一般是0.5～6毫米。 接着，把布好粉末的环形、园形的薄壁或厚壁的工件放进有氢气或分解氨保护气氛的烧结炉里，用足能达到金属粉末的液相烧结和粉末层与钢层之间形成粘结的烧结温度和烧结时间进行予烧结。对于铜基粉末，烧结温度和时间分别为750°～900℃和10～30分钟。 然后是本专利技术的关键工序回转冷锻压。该工序是采用一种综合辗、挤、锻加工特点的少切削和无切削的新型加工设备-回转冷锻机ORBITALCOLDFORGINGMACHINE(又称摆动辗压机)-来实施的。图2是其工作示意图1是上锻模，2是下锻模，3是园形、环形的薄壁或厚壁的工件。4是上锻模辗压时，上锻模与工件相接触的部分在工件上的投影。 回转冷锻压，是使锻机的上模1绕工件轴线作回转运动，放有工件3的下模2则不断向上进给，让工件3在两个锻模之间辗压密实，增加粉末颗粒之间的接触，使其孔隙几乎减少为零，使烧结后的减磨层基本达到百分之百的密度。 当被锻压后的工件端表面为平面时，上模制成园锥体形。工作时，将上锻模轴线与加工件的轴线夹角θ调至0°～3°，此时，上模园锥母线沿工件烧结层的上端面进行滚辗，同时，放有工件的下模在液压缸柱塞的作用下，不断向上移动，使工件烧结端面沿着空间螺旋面逐渐滚辗压缩成形。由于成形压力只集中在锻模园锥母线附近的一小块面积4上，这块相当于极坐标中扇形面积的这一小块面积，以上锻模轴线与待加工工件轴线的交点为极点进行回转运动，稳定地多次回转盘旋移过整个被加工的烧结层表面，使复合材料的烧结层得到密实，获得端面光洁度和厚度精度都很高的半成品。 回转冷锻压的工艺技术参数如下压力为200～350兆帕(Mpa)，上模回转速度为200～300转/分，每个工件加工时，需上模回转10～25圈，加工的环形或园形的零件的端面表面光洁度为 7，厚度尺寸精度不超过0.1～0.3毫米。 然后，再将冷锻压后的零件再次放入有保护气氛的烧结炉里，用足以达到合金的液相烧结和合金与钢层之间进一步粘结的温度和时间进行烧结，烧结温度为750°～950℃，烧结时间为10～40分钟。这样，就可得到厚度为0.2～5毫米的达到理论密度减磨层的复合材料。 最后，根据ISO的有关规定，对加工产品的密度、厚度和合金层与钢层的结合强度进行检验入库。 图3中A图为单面减磨滑动轴承复合材料坯料示意图，B图为双面减磨滑动轴承复合材料坯料示意图。图中5是减磨层，6是钢层基体衬背，7是钢层基体芯片。 本专利技术的主要特点是采用了回转冷锻压。由于这种方法加工时受力面积小，工件变形所需的压力就小，消耗能量也少。例如，用160吨的回转冷锻压机就能加工出一般需用2000～2500吨锻压机才能锻出的φ100毫米的零件。而且，使用这种工艺可以加工一般锻压机难以生产的带有薄壁部分的零件。再有，冷锻机工作时噪音和振动小，改善了劳动环境;模具寿命长，设备费用低;大大提高了材料利用率和节省有色金属。所以，本专利技术在节约能源、设备投资、加工效率、材料损耗和产品技术性能等多项经济技术效益指标方面都有实质性改善，可以说本专利技术是目前生产环形、园形的薄壁或厚壁的减磨复合材料的最好方法。 由于用环形、园形的薄壁或厚壁的减磨滑动轴承复合材料制成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝青铜防爆工具的压铸和热处理工艺，铝青铜的成份是Ａｌ：９—１２％，Ｆｅ：３．５—６％，Ｎｉ：３．５—６．５％，其余为Ｃｕ，压铸时模具温度为３２０—４００℃，其特征是：　　（ａ）所述的压铸其他工艺参数为　　（１）压铸比压６００－８５０ｋｇｆ／ｃｍ↑〔２〕，　　（２）浇入速度２５—３２ｍ／ｓ，　　（３）浇注温度９５０—１０００℃，　　（４）留模时间１７—２０ｓ，　　（ｂ）所述的热处理工艺为　　开模后当工件温度在７６０—９００℃时浸入１５—５０℃水中淬火，直至工件和水的温度达到平衡。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鸣舟，李振学，董步群，吴俊明，董剑舟，
申请(专利权)人：石家庄市防爆工具厂，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]