离心法制造金属基复合双金属制品的方法技术

本发明专利技术属于金属基复合双金属制造技术类领域，具体涉及一种离心法制造金属基复合双金属制品的方法，其特征在于包括如下步骤：１）打孔：在金属基内芯上打导流孔；２）预热：将金属基内芯放入模具中，放入电炉中预热；３）渗透复合：在模具内浇铸熔融的复合金属，进行渗透复合；４）离心复合：将模具在离心机上，进行离心复合，直至熔融状态的复合金属变为固态；５）冷却；６）冷却后从模具中取出毛坯，进行后续加工。本发明专利技术在金属基内芯上开设多个导流孔，在离心机的作用下，熔融的复合金属由金属基内芯的内圆（或减重孔）经导流孔流向外圆，使复合金属复合离心法变为现实，具有工艺简单、操作方便、可以进行批量生产、质量稳定可靠、降低产品成本的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属基复合双金属制造技术类领域，具体涉及一种离心法制造金属基 复合双金属制品的方法。
技术介绍
目前，在蜗轮减速机中的蜗轮，以及一些重要的齿轮传动中的齿轮，都常用贵重的 减磨材料铜合金来制作，对尺寸较小的蜗轮或齿轮采用整体浇铸式，尺寸较大的蜗轮或齿 轮多采用齿圈螺栓连接式或齿圈拼铸式等形式。后两种方法为了保证蜗轮或齿轮的使用 强度，就要加厚铜合金齿圈的尺寸，能够节约部分贵重金属，此外螺栓连接要有配合精度要 求，拼铸式存在铸造缺陷，往往造成强度下降，安全系数降低，质量难以保证，为此设计人员 尝试使用压力浇铸的方法来复合钢基与铜合金。经实验，压力铸造法不能实施于此类产品， 其原因如下1)压力浇铸最重要的特点是高速高压，其原理是先将铜合金液浇注到压铸机中， 再由压铸机压铸到模具中去，由于压铸机的浇注温度的上限为950°C，一旦超过这个温度， 会出现很多技术问题，比如设备和模具的强度会发生变化，温度过高，设备和模具会出现变 形，在高压下，容易出现安全事故。耐磨铜合金层的熔融温度超过950°C，因此无法利用压力 浇铸法来制造。2)压铸设备复杂，压铸模具造价昂贵，投资大。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种加工工艺简单、成本低、质量可靠、节约大量 铜合金，并能进行批量生产的。本专利技术是通过如下技术方案来实现的即一种，其特征在于包括如下步骤1)打孔在金属基内芯上打导流孔；2)预热将金属基内芯放入模具中，放入电炉中预热；3)渗透复合在模具内浇铸熔融的复合金属，进行渗透复合；4)离心复合将模具放在离心机上，进行离心复合，直至熔融状态的复合金属变 为固态；5)冷却；6)冷却后从模具中取出毛坯，进行后续加工。作为本专利技术的一个优选方案所述导流孔贯通金属基内芯的外圆和内圆。作为本专利技术的一个优选方案所述金属基内芯上设有减重孔，所述导流孔贯通金 属基内芯的外圆和减重孔。作为本专利技术的一个优选方案导流孔的数量为3 200个，导流孔的直径为2mm 300mmo作为本专利技术的一个优选方案预热温度为380°C 480°C，预热时间为30分钟 120分钟。作为本专利技术的一个优选方案渗透复合时，电炉的温度要使复合金属处于熔融状 态，渗透复合的时间为45分钟 120分钟。作为本专利技术的一个优选方案离心复合时，离心机的转速为354转/分 3000转 /分，时间为0. 5分钟 120分钟。本专利技术的工作原理如下用工艺指定的金属加工成所需要的金属基内芯，并留出复合金属的余量，在金属 基内芯上加工多个导流孔，将金属基内芯放入模具中预热，再将熔融的复合金属浇铸在模 具中，经过一段时间的保温，就形成了双金属相互渗透的作用，然后将模具放入离心机中， 进行离心复合，熔融的复合金属经过离心的作用力，通过导流孔向金属基内芯的外圆流出， 由于模具的限制，熔融的复合金属只能在金属基内芯外圆形成一层致密的复合金属层，离 心直至熔融的复合金属变为固态后，导流孔内的复合金属就形成为金属销，金属销把金属 基内芯外圆的复合金属和金属基内芯更紧密的联在一起。本专利技术在金属基内芯上开设多个导流孔，在离心机的作用下，熔融的复合金属由 金属基内芯的内圆(或减重孔)经导流孔流向外圆，使复合金属复合离心法变为现实，具有 工艺简单、操作方便、可以进行批量生产、质量稳定可靠、降低产品成本的优点。本专利技术的 金属基内芯的导流孔中的复合金属冷却后变为金属销，把金属基内芯外圆的复合金属和金 属基内芯之间更紧密的联在一起，这样就更提高了复合强度。经离心后的复合金属没有气 孔、砂眼、疏松等铸造缺陷，并提高了复合金属的密实度，增强了复合金属的耐磨性等综合 性能。具体实施例方式实施例1下面是制作阀门电动执行器中的小齿轮为例说明本实施例。该齿轮的直径为<2 45mm,内径<2 12mm,厚度为10mm，齿高2mm，原先齿轮全部采用 铜合金ZHA166-6-3-2，成本高。使用本专利技术所述的方法制造上述齿轮，其步骤如下1)在<2 32mm的碳钢材质的内芯上打3个<2 2mm的导流孔，所述导流孔贯通内芯的 外圆和内圆；2)将内芯放入模具中，放入电炉中预热，预热温度为380°C 390°C，预热时间为 30分钟；3)在模具内浇铸熔融状态的铜合金ZHA166-6-3-2，温度为1080°C，将浇铸完毕的 模具放入电炉中进行渗透复合，电炉的温度为1050°C，渗透复合的时间为45分钟。4)将模具放在离心机上，根据工件的重力倍数和铸件的内半径，计算出离心机的 转速，上述转速按照《机械工程手册》表39-6-54取重力倍数为180，内半径为1. 6cm，由下 述公式“n=299V^TI ”算出，离心机的转速为2990转/分 3000转/分，启动离心机对模 具进行离心旋转，直至熔融的铜合金ZHA166-6-3-2变为固态，离心时间优选0. 5分钟。5)离心完毕后将模具从离心机上取下，自然冷却；6)冷却后从模具中取出钢铜复合毛坯，进行后续加工。由于内芯上开由3个供熔融铜合金流动的导流孔，在离心操作中，导流孔内的铜 合金冷却成固态后就形成了 3个铜销，将复合铜合金层和内芯联成了一个整体，增强了复 合铜合金层与内芯之间的结合强度。由天津市机电工业金属材料检测中心的检测报告证明，采用本专利技术的方法制得的 齿轮，其复合铜合金的抗拉强度为700Mpa，硬度HB232，性能远高于GB1176-74同牌号的铜 合金(抗拉强度637，硬度HB160)，使用本专利技术制得的齿轮由于其内芯采用碳钢，仅外层复 合铜合金ZHA166-6-3-2，因此成本大大降低。实施例2下面以核电站核岛内冷却水滤芯提拉装置中的蜗轮为例说明本实施例。该蜗轮直径为<2 95mm,内径为<2 45mm,厚度为40mm，原有技术是全部采用铜合金 ZHA166-6-3-2来整体铸造。使用本专利技术所述的方法制造上述蜗轮，其步骤如下1)在<2 70mm的碳钢材质的内芯上打6个<2 8mm的导流孔，所述导流孔贯通内芯的 外圆和内圆；2)将内芯放入模具中，放入电炉中预热，预热温度为400°C 420°C，预热时间为 40 50分钟；3)在模具内浇铸熔融状态的铜合金ZHA166-6-3-2，温度为1080°C，将浇铸完毕的 模具放入电炉中进行渗透复合，电炉的温度为1050°C，渗透复合的时间为60分钟。4)将模具放在离心机上，根据工件的重力倍数和铸件的内半径，计算出离心机的 转速，上述转速按照《机械工程手册》表39-6-54取重力倍数为70，内半径为3. 5cm,由下述 公式“n=299 V^Ti ”算出，离心机的转速为1337转/分，启动离心机对模具进行离心旋转， 直至熔融的铜合金ZHA166-6-3-2变为固态，离心时间优选5分钟。5)离心完毕后将模具从离心机上取下，自然冷却；6)冷却后从模具中取出钢铜复合毛坯，进行后续加工。由于内芯上开由6个供熔融铜合金流动的导流孔，在离心操作中，导流孔内的铜 合金冷却形成固态后就形成了 6个铜销，将复合铜合金层和内芯联成了一个整体，增强了 复合铜合金层与内芯之间的结合强度。由天津市机电工业金属材料检测中心的检测报告证明，采用本专利技术的方法制得的 齿轮，其复合铜合金的抗拉强度为700Mpa本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离心法制造金属基复合双金属制品的方法，其特征在于包括如下步骤：１）打孔：在金属基内芯上打导流孔；２）预热：将金属基内芯放入模具中，放入电炉中预热；３）渗透复合：在模具内浇铸熔融的复合金属，进行渗透复合；４）离心复合：将模具放在离心机上，进行离心复合，直至熔融状态的复合金属变为固态；５）冷却；６）冷却后从模具中取出毛坯，进行后续加工。

【技术特征摘要】
一种离心法制造金属基复合双金属制品的方法，其特征在于包括如下步骤1)打孔在金属基内芯上打导流孔；2)预热将金属基内芯放入模具中，放入电炉中预热；3)渗透复合在模具内浇铸熔融的复合金属，进行渗透复合；4)离心复合将模具放在离心机上，进行离心复合，直至熔融状态的复合金属变为固态；5)冷却；6)冷却后从模具中取出毛坯，进行后续加工。2.根据权利要求1所述的离心法制造金属基复合双金属制品的方法，其特征在于所述 导流孔贯通金属基内芯的外圆和内圆。3.根据权利要求1所述的离心法制造金属基复合双金属制品的方法，其特征在于所述 金属基内芯上设有减重孔，所述导流孔贯通金属基内芯的外圆和减重孔。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明强，刘芳，
申请(专利权)人：刘明强，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]