一种高性能铜合金轴套制造技术

本发明专利技术公开了一种高性能铜合金轴套，涉及机械零件技术领域，包括以下质量百分比的组分：Zn 15

【技术实现步骤摘要】
一种高性能铜合金轴套

：
[0001]本专利技术涉及机械零件
，具体涉及一种高性能铜合金轴套。

技术介绍
：
[0002]轴套是指螺旋桨轴或艉轴上的套筒，而轴承是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件。轴套和轴承的相同之处是两者都承受轴的“载荷”，不同之处是轴套是整体结构的，转动时是轴和轴套之间相对运动；而轴承是分体式的，转动时是轴承自身内外圈相对运动。
[0003]根据轴承需要的轴向载荷设计轴套的壁厚，为了节约成本，轴套材质通常选用铸铜或硬质合金。轴套不仅要具有足够的强度和韧性，还需具有良好的耐磨性，同时还要考虑轴套的加工成本，从而凸显性价比优势。

技术实现思路
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[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种高性能铜合金轴套，通过组分配方的筛选和制备工艺的控制来实质性提高铜合金的硬度和强度，增强铜合金的耐磨性和承载能力，从而延长轴套的使用寿命，提升轴套的使用效果。
[0005]本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
[0006]本专利技术提供了一种高性能铜合金轴套，包括以下质量百分比的组分：
[0007]Zn 15
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25％、Ni 3
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8％、Fe 1
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5％、Mn 0.5
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2％、Ti 0.1
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0.5％、Be 0.1
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0.5％、Ce 0.01
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0.05％，余量为Cu；
[0008]其制备方法包括以下步骤：
[0009](1)按配比将所有原料置于真空感应熔炼炉内，抽真空后通氩气作为保护气体，升温至1200
‑
1250℃进行熔炼，使原料充分熔化，得到熔体；
[0010](2)将熔体自然冷却至其液相线以上30
‑
100℃，搅拌使熔体混合均匀，然后将熔体浇注到模具中，冷却，凝固，得到铜合金轴套；
[0011](3)对铜合金轴套进行固溶处理、时效处理，最后进行机械加工。
[0012]所述步骤(1)中抽真空至炉内真空度小于0.05Pa，充氩气至炉内压力达到0.4
‑
0.6个大气压。
[0013]所述步骤(3)中固溶处理的温度为850
‑
950℃，保温时间为0
‑
2h。
[0014]所述步骤(3)中时效处理包括一级时效处理和二级时效处理，一级时效处理的温度为450
‑
550℃，保温时间为1
‑
3h；二级时效处理的温度为300
‑
400℃，保温时间为1
‑
3h。
[0015]本专利技术制备的轴套属于铜基合金材料，在金属Cu中掺杂适量的金属Zn、Ni、Fe、Mn、Ti、Be和Ce，目的是提高铜合金的硬度和强度。虽然这些金属都属于本领域已知的金属元素，但本申请制备的是Cu
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Zn
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Ni
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Fe
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Mn
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Ti
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Be
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Ce合金材料，最终所制铜合金轴套的使用性能取决于这些金属共同作用的结果，而且其使用性能并不等同于这些金属的作用效果的物理叠加，其中存在一定的协同效应。通过这些金属的组合加入可以显著减小晶粒尺寸，改变
晶粒形状，减小合金的各向异性，从而优化铜合金的使用性能。
[0016]真空感应熔炼炉以其电效率和热效率高、熔炼时间短、耗电较省、占地较少、投资较低、生产灵活和易于实施过程自动化等，比工频感应熔炼炉更有优势。由于在真空下熔炼容易将溶于合金中的氮、氢、氧和碳去除到远比常压下冶炼低的水平，同时对于在熔炼温度下蒸气压比基体金属高的杂质元素可通过挥发去除，而合金中需要加入的活性元素的成分易于控制。因此经真空感应熔炼的金属材料可明显地提高其韧性、疲劳强度、耐腐蚀性能，高温蠕变性能以及磁性合金的磁导率等多种性能。
[0017]固溶处理是指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。时效处理是指金属或合金经固溶处理，从高温淬火或经过一定程度的冷加工变形后，在较高的温度或室温放置保持其形状、尺寸，性能随时间而变化的热处理工艺。本专利技术通过固溶处理和时效处理来提高铜合金的硬度和强度，并经处理温度和处理时间的合理控制来降低能耗。
[0018]变质剂属于本领域常用的加工助剂，用于细化晶粒和改善组织，以提高材料的性能。在液态金属结晶前，加入一些细小的变质剂，使金属结晶时的晶核形核率增加或速率降低。本专利技术在上述组分配方的基础上，在铜合金熔炼过程中加入了变质剂，目的是进一步提高铜合金轴套的使用性能。
[0019]本专利技术还提供了一种高性能铜合金轴套，包括以下质量百分比的组分：
[0020]Zn 15
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25％、Ni 3
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8％、Fe 1
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5％、Mn 0.5
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2％、Ti 0.1
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0.5％、Be 0.1
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0.5％、Ce 0.01
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0.05％、变质剂0.3
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0.5％，余量为Cu；
[0021]其制备方法包括以下步骤：
[0022](1)按配比将所有原料置于真空感应熔炼炉内，抽真空后通氩气作为保护气体，升温至1200
‑
1250℃进行熔炼，使原料充分熔化，得到熔体；
[0023](2)将熔体自然冷却至其液相线以上30
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100℃，加入变质剂，搅拌使变质剂在熔体中分布均匀，然后将熔体浇注到模具中，冷却，凝固，得到铜合金轴套；
[0024](3)对铜合金轴套进行固溶处理、时效处理，最后进行机械加工。
[0025]所述步骤(1)中抽真空至炉内真空度小于0.05Pa，充氩气至炉内压力达到0.4
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0.6个大气压。
[0026]所述步骤(3)中固溶处理的温度为850
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950℃，保温时间为0
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2h。
[0027]所述步骤(3)中时效处理包括一级时效处理和二级时效处理，一级时效处理的温度为450
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550℃，保温时间为1
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3h；二级时效处理的温度为300
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400℃，保温时间为1
‑
3h。
[0028]所述变质剂为二硫化碲。
[0029]本领域通常采用复合稀土变质剂，虽然能够发挥良好的细化变质作用，但其成本较高。为了在降低成本的基础上保证变质效果，专利技术人还对变质剂进行了筛选。在本专利技术中采用二硫化碲作为变质剂，二硫化碲的分子式为S2Te，分子量为191.73。碲属于非金属，因此二硫化碲属于非金属化合物，而二硫化碲并不属于本领域已知的铜合金加工用变质剂，也不属于本领域已知的其他本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能铜合金轴套，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：Zn 15
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25％、Ni 3
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8％、Fe 1
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5％、Mn 0.5
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2％、Ti 0.1
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0.5％、Be 0.1
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0.5％、Ce 0.01
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0.05％，余量为Cu；其制备方法包括以下步骤：(1)按配比将所有原料置于真空感应熔炼炉内，抽真空后通氩气作为保护气体，升温至1200
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1250℃进行熔炼，使原料充分熔化，得到熔体；(2)将熔体自然冷却至其液相线以上30
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100℃，搅拌使熔体混合均匀，然后将熔体浇注到模具中，冷却，凝固，得到铜合金轴套；(3)对铜合金轴套进行固溶处理、时效处理，最后进行机械加工。2.根据权利要求1所述的高性能铜合金轴套，其特征在于：所述步骤(1)中抽真空至炉内真空度小于0.05Pa，充氩气至炉内压力达到0.4
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0.6个大气压。3.根据权利要求1所述的高性能铜合金轴套，其特征在于：所述步骤(3)中固溶处理温度为850
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950℃，保温时间为0
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2h。4.根据权利要求1所述的高性能铜合金轴套，其特征在于：所述步骤(3)中时效处理包括一级时效处理和二级时效处理，一级时效处理温度为450
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550℃，保温时间为1
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3h；二级时效处理温度为300
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400℃，保温时间为1
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3h。5.一种高性能铜合金轴套，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：Zn 15

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，黄耀玲，李传明，
申请(专利权)人：广德博朗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：