一种钢基铜套双金属零件的生产方法技术

本发明专利技术涉及了一种钢基铜套双金属零件的生产方法

【技术实现步骤摘要】
一种钢基铜套双金属零件的生产方法


[0001]本专利技术涉及金属零件生产领域，特别涉及一种钢基铜套双金属零件的生产方法
。

技术介绍

[0002]钢基
(
外部铸型
)
铜套
(
衬板材料
)
双金属又称铜
/
钢金属复合材料被广泛用于航空
、
航天
、
舰船
、
机床
、
冶金等大型
、
重型或高精度的精密装备上作为密封圈
、
封严环
、
轴承等
。
[0003]现有生产方法中均需要较多的专用设备，其中包括铜合金熔炼设备
、
离心浇注机
、
连铸连轧设备
、
爆炸焊设备
、
真空炉
、
气氛保护炉
、
高温高压设备等，适合于大批量生产
。
利用上述工艺生产时，需要熔炼较多的铜合金，成本较高，对于单件
、
小批量
、
多品种的钢基铜套双金属零部件生产非常不利
。
同时，上述有些方法如浇注复合法等生产的钢基铜套双金属零部件质量不稳定，会在双金属结合层面上出现气孔
、
夹杂或其他微小缺陷，严重影响双金属层的性能，特别是结合面的结合强度和疲劳强度
。
[0004]为了提高钢基铜套结合面的冶金质量必须消除掉结合面上的气孔r/>、
夹杂等缺陷
。
传统的浇注方法在浇注前需将外层钢套
(
钢基
)
加热至一定的温度，尽管有涂料对其进行保护，但钢套结合面上容易被氧化
。
在浇注过程中，无论是直接浇注或者离心浇注，浇注铜液都会对钢套结合面形成一定的冲刷
。
这种冲刷不仅会将原钢套结合面的熔融涂料层卷入铜液中，也会将或多或少的空气卷入铜液中，加上铜液中原本带有的覆盖剂等材料，很容易在浇注铜液冷却过程中形成夹渣
、
气孔和二次氧化
。
这些夹杂
、
气孔和二次氧化物一旦在结合面或者近结合面区域存在，将会大大降低结合面的强度，同时也会降低成品的耐磨性
、
密封性等其他特殊性能
。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种钢基铜套双金属零件的生产方法，以解决现有技术中钢基铜套双金属冶金质量低的问题
。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种钢基铜套双金属零件的生产方法，包括装料铸型以及冷却水槽；
[0008]所述装料铸型包括外部铸型
、
内芯
、
衬层材料
、
以及保温材料，所述内芯套设在所述外部铸型内，所述衬层材料设置在所述内芯与所述外部铸型之间，所述内芯内部空腔设有保温材料；
[0009]所述冷却水槽包括盛水槽
、
设置在所述盛水槽内中间位置的支撑台
、
以及间隔设置在所述盛水槽周侧的水口，所述装料铸型在所述支撑台内；
[0010]其中，所述生产方法包括以下步骤：
[0011]步骤一：将外部铸型和内芯利充分除油后烘干，随后在其上均匀地刷上加热到沸腾的饱和硼砂水溶液；
[0012]步骤二：将装料铸型组装，用氩弧焊将外部铸型和内芯底部整圈焊接，内芯
、
衬层
材料高于外部铸型；
[0013]步骤三：将装料铸型入其中在箱式电炉中进行熔化；
[0014]步骤四：将装料铸型移至冷却水槽中进行凝固，凝固过程中冷却水由下而上逐步升高，使铸型中形成由下而上，由外而内的温度梯度；
[0015]步骤五：在车床上将内芯机械去除形成最终产品
。
[0016]进一步的，所述步骤三中箱式电炉中的温度比衬层材料的熔点高
130
‑
150
度，熔化时间为
60
‑
100
分钟
。
[0017]进一步的，所述步骤二中焊接好后在衬层材料与外部铸型的顶部冒口区域及其与间隙处需装入烘烤过的无水硼砂
。
[0018]进一步的，所述步骤一中将外部铸型和内芯焊接前应还需进行除锈和干燥
。
[0019]进一步的，所述内芯内部的保温材料装入的高度与外部铸型的高度相同
。
[0020]进一步的，所述水口处设有控制水流量及方向的电磁阀
。
[0021]进一步的，所述支撑台高出底部
10
‑
20cm。
[0022]进一步的，所述衬层材料的外径比所述外部铸型的内径小1‑
2mm
，所述衬层材料的内径比所述内芯的外径大1‑
2mm。
[0023]相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：
[0024]在本专利技术中，本专利技术在外部铸型和内芯表面刷有涂料，能够防止外部铸型的氧化
。
在本专利技术将衬层材料直接放在外部铸型和内芯之间进行熔化，在逐渐熔化过程中，铜液逐步覆盖上外部铸型表面，原来外部铸型和内芯表面的保护涂料在后续的熔融过程中由于密度差的原因会逐渐上浮飘至铜液顶面，对铜液起到一定的保护作用
。
[0025]本专利技术采用铜合金衬层材料重熔技术，在重熔过程中始终有硼砂涂料形成熔融保护层覆盖在铜液表面使其与空气隔绝，防止合金液的氧化
。
[0026]同时本专利技术没有合金液的浇注过程，可以避免由于合金冲刷
、
涡流等原因造成的气体
、
夹渣卷入和二次氧化
。
[0027]本专利技术合金在凝固过程中采用由下而上，由外而内的水冷系统，该温度梯度非常有利于型腔内的铜液补缩
。
消除了由于浇注过程热金属不断冲击而导致的不合理的温度梯度分布，有利于保证衬层的质量
。
附图说明
[0028]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定
。
在附图中：
[0029]图1为本专利技术的装料铸型的结构示意图；
[0030]图2为本专利技术的装料铸型成品结构示意图；
[0031]图3为本专利技术的冷却水槽结构示意图；
[0032]图4为本专利技术的冷却水槽水流方向示意图
。
[0033]附图标记说明：
[0034]1、
外部铸型；
[0035]2、
内芯；
[0036]3、
衬层材料；
[0037]4、
保温材料；
[0038]5、
盛水槽；
[0039]6、
支撑台；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钢基铜套双金属零件的生产方法，其特征在于：包括装料铸型以及冷却水槽；所述装料铸型包括外部铸型
(1)、
内芯
(2)、
衬层材料
(3)、
以及保温材料
(4)
，所述内芯
(2)
套设在所述外部铸型
(1)
内，所述衬层材料
(3)
设置在所述内芯
(2)
与所述外部铸型
(1)
之间，所述内芯
(2)
内部空腔设有保温材料
(4)
；所述冷却水槽包括盛水槽
(5)、
设置在所述盛水槽
(5)
内中间位置的支撑台
(6)、
以及间隔设置在所述盛水槽
(5)
周侧的水口
(7)
，所述装料铸型在所述支撑台
(6)
内；其中，所述生产方法包括以下步骤：步骤一：将外部铸型
(1)
和内芯
(2)
利充分除油后烘干，随后在其上均匀地刷上加热到沸腾的饱和硼砂水溶液；步骤二：将装料铸型组装，用氩弧焊将外部铸型
(1)
和内芯
(2)
底部整圈焊接，内芯
(2)、
衬层材料
(3)
高于外部铸型
(1)
；步骤三：将装料铸型入其中在箱式电炉中进行熔化；步骤四：将装料铸型移至冷却水槽中进行凝固，凝固过程中冷却水由下而上逐步升高，使铸型中形成由下而上，由外而内的温度梯度；步骤五：在车床上将内芯
(2)
机械去除形成最终产品
。2.
根据权利要求1所述的一种钢基铜套双金属零件的生产方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：范佳，李峰，王涵钰，韩金强，
申请(专利权)人：西安四方超轻材料有限公司，
类型：发明
国别省市：