钢基铜合金双金属球面轴承座毛坯的制备方法技术

本发明专利技术所公开的是一种钢基铜合金双金属球面轴承座毛坯的制备方法，它是在具有电感应加热装置和冷却装置的立式离心熔铸机上进行生产的，其制备步骤依次包括，所述轴承座的钢壳预处理；将经预处理的钢壳置于立式离心熔铸机的转台上；给钢壳内加入工艺量铜合金颗粒并启动转台；启动加热装置加热，使铜合金颗粒熔化；对钢壳实施冷却使铜合金熔液凝固且冶金结合在钢壳内球面表面而得制品所述双金属球面轴承座毛坯。具有工艺流程短，设备投资少，制造成本低，劳动强度小，现场环境好等特点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术所公开的是一种，它是在具有电感应加热装置和冷却装置的立式离心熔铸机上进行生产的，其制备步骤依次包括，所述轴承座的钢壳预处理；将经预处理的钢壳置于立式离心熔铸机的转台上；给钢壳内加入工艺量铜合金颗粒并启动转台；启动加热装置加热，使铜合金颗粒熔化；对钢壳实施冷却使铜合金熔液凝固且冶金结合在钢壳内球面表面而得制品所述双金属球面轴承座毛坯。具有工艺流程短，设备投资少，制造成本低，劳动强度小，现场环境好等特点。【专利说明】
本专利技术涉及一种，属于特种铸造技术。
技术介绍
本专利技术所涉及的钢基铜合金双金属球面轴承座，是一种主要用于与连杆配置的轴承座，诸如大型船用组合活塞的活塞杆轴承座。这种轴承座应当具备高耐磨性能和高承压能力。而所述钢基铜合金双金属球面轴承，是所述此类组合活塞杆理想的轴承座。所述钢基铜合金双金属球面轴承，是在按照球面轴承结构要素设计制造的钢壳内球面表面，通过熔铸铜合金熔液冶金结合工艺厚度的铜合金层，再通过机械加工而制备的。然而，已有的所述此类双金属构件毛坯的制备方法，一般都是采取离心浇铸技术。它的制备方法的简要过程是，将经预处理(含预加热和浸挂液态硼砂)的钢壳，置于立式离心浇铸机上，再将由熔炉熔化的熔融状态的铜合金液注入钢壳内腔，再通过一定速度的旋转，在离心力的作用下，使铜合金熔液基本均匀地铺满钢壳内球面的表面，再通过钢壳的冷却，直至铜合金熔液随着钢壳的冷却，经凝固而结合在钢壳内球面的表面上，即制成钢基铜合金双金属球面轴承座毛坯。由以上简要描述的所述毛坯的制备过程可以明了，已有技术的工艺流程相对较长，生产设备至少应当包括铜合金熔炉，钢壳预加热炉，硼砂(盐)熔炉和立式离心浇铸机等。由于所述4种设备形成了 4个高温作业区，且每个高温作业区之间的被加工件和高温物料的流转，所造成的劳动强度和高温作业环境无疑是很差的。由以上描述可以明了，已有技术制备方法的主要不足是生产成本高，现场环境差，劳动强度大，生产效率低。为此，业内长期以来一直期待着一种能够克服已有技术不足的所述球面轴承座毛坯制备方法的呈现。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种生产成本较低，现场环境较好，劳动强度较小和生产效率较高的一种，以克服已有技术的不足。本专利技术实现其目的的技术构想是，将铜金合熔融和浇铸整合在一台立式离心熔铸机上完成。用产品所需的钢基材料，通过其必要的结构要素设计制造成钢壳；在立式离心熔铸机上设计安装一个电感应加热装置和一个具有冷却水箱的且与电感应加热装置相适配的水冷却装置；通过给置于立式离心熔铸机转台上的钢壳内腔加入工艺量的铜合金颗粒，启动所述转台旋转，电感应加热器加热，令铜合金熔液基本均匀地布满钢壳内球面的表面，启动水冷却装置冷却，令铜合金熔液凝固而与钢壳内球面部位冶金结合，完成本专利技术制备过程，制得钢基铜合金双金属球面轴承座毛坯，从而实现本专利技术的目的。基于上述技术构想，本专利技术实现其目的的技术方案是:一种，以立式离心熔铸机为制备设备，以按球面轴承座结构要素设计制造的钢壳为所述毛坯制备的出发件，而其: a、所述立式离心熔铸机还具有能够包容立式离心熔铸机转台的电感应加热装置和水冷却装置，因而所述制备设备，是集铜合金熔化和离心熔铸为一体的立式离心熔铸机； b、其制备方法依次包括: 对所述钢壳实施预处理； 将经预处理的钢壳固定在所述立式离心熔铸机的转台上，且钢壳的敞口端朝上，并校正钢壳与转台的同心度； 给钢壳内腔加入工艺量的经烘干且自然冷却至常温的铜合金颗粒以及铜气焊剂；启动立式离心熔铸机转台，令铜合金颗粒和铜气焊剂布满钢壳内球面表面； 启动所述电感应加热装置，令钢壳升温，直至附着在钢壳内球面表面的铜合金颗粒全部熔化为液体时，关停并移走所述电感应加热装置； 对钢壳实施冷却；在关停并移走所述电感应加热装置的同时，启动水冷却装置，并向水冷却装置的冷却水箱内导入冷却水，对钢壳实施冷却，直至附着在钢壳内球面表面的铜合金熔液凝固在钢壳的内球面表面上，关停立式离心熔铸机转台，即制得钢壳铜合金双金属球面轴承座毛坯。由以上所给出的技术方案可以明了，本专利技术由于其铜合金颗粒的熔融和离心浇铸是在一台立式离心熔铸设备(即所述立式离心熔铸机)上分别完成的，因而其设备投资少，工艺流程短，生产成本低，劳动强度小，生产效率高，现场环境好，从而实现了本专利技术的目的。为了进一步提高铜合金层与钢壳内球面冶金结合的强度，有效避免铜合金层与钢壳内球面表面的剥离和裂开，本专利技术主张所述钢壳预处理包括钢壳表面洁净处理，浸溃硼砂熔液和烘干；所述烘干是至钢壳`表面的盐溃呈白色时为止。其中所述表面洁净处理是进行常规的除污、除油、除锈处理。由于本专利技术采用离心熔铸法，为了避免产生布设在钢壳内球面表面的铜合金厚度的不均匀，某些部位的铜合金层厚度小于工艺要求，以致在后精加工过程中无法保证成品质量，因此必须保证钢壳与转台的同心度。在钢壳与转台配装时，应当进行同心度校整，保证所述冶金结合在钢壳内球面表面铜合层的加工余量。所述钢壳与转台的同心度最好^ 0.2mm。本专利技术所述铜合金颗粒在离心力的作用下，能否均匀布满钢壳内球面表面上，除与钢壳内球面的球半径有关外，还和所选用的铜合金颗粒的粒径大小(铜合金颗粒的质量)和所述转台的转速相关。本专利技术经过多次反复实践，遴选的铜合金颗粒的粒径在0.5^1.6mm范围内，所述转台的转速在15(T200r/min范围内。当然并不局限于此。当所述钢壳内球面半径，或颗粒铜合金的粒径或所述转台的转速发生改变时，其铜合金颗粒的粒径和所述转台转速，应当进行适应性调整。考虑到冶金结合在钢壳内球面表面的铜合金层的冷却工况，对于所述铜合金层冷却凝固的质量有着直接的影响，尤其是本专利技术所采用的是由钢壳冷却导致所述铜合金层的冷却。也就是说，所述铜合金层冷却是由内层至外层的渐冷。这无疑对于所述铜合金层的补缩而避免铜合金层产生疏松是有利的。但是，由于这种铜合金层是急冷却，会造成相当大的冷却应力，而冷却应力的存在，会对在后的机械加工和应用造成不利影响，有可能会产生爆裂和裂纹。为了更好地保证本专利技术毛坯的质量，本专利技术在对钢壳实施水冷却前，还包括空气冷却(空冷);所述对钢壳实施冷却，是在所述钢壳先经空冷2?4min，使工件内部温度趋于一致后，再由所述冷却装置水冷却l(Tl5min。这种空冷对于铜合金层的致密金相组织的形成是非常有利的。与此同时，本专利技术还主张，在钢壳空冷后，再实施的水冷却是分段水冷却；所述分段水冷却，是通过控制冷却水箱所进入冷却水的液面高度，先实施钢壳底部铜合金层的冷却，然后再提高冷却水箱内冷却水的液面高度，实施钢壳内球面部位铜合金层的冷却。这种分段冷却也是一种避免产生钢壳底部铜合金层产生所述铸造缺陷的方法。按由内层向外层顺序凝固，可以获得更致密的金相组织，减轻裂纹倾向，减少缩松现象。由于所述轴承座毛坯是由上盖和下座哈夫对合组成的，而本专利技术所述轴承座毛坯是其上盖或下座中的一种，因而所述钢壳的一侧是敞口的。在所述钢壳置于转台上时，钢壳的敞口端是朝上的(这是立式离心熔铸的工艺要求)。为了完全防止或避免所述钢壳随着转台旋转时，存在于钢壳内的铜合金颗粒可能产生的向外飞溅现象，在所述钢壳的敞口端，还设有一块盖板，最好是中央具有通孔的盖板。所述盖板与钢壳可拆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢基铜合金双金属球面轴承座毛坯的制备方法，以立式离心熔铸机为制造设备，以按球面轴承座结构要素设计制造的钢壳为所述毛坯制备的出发件，其特征在于：a、所述立式离心熔铸机还具有能够包容立式离心熔铸机转台的电感应加热装置和水冷却装置，因而所述制造设备，是集铜合金熔化和离心浇铸为一体的立式离心熔铸机； b、其制备方法依次包括：对所述钢壳实施预处理；将经预处理的钢壳固定在所述立式离心熔铸机的转台上，且钢壳的敞口端朝上，并校正钢壳与转台的同心度；给钢壳内腔加入工艺量的经烘干且自然冷却至常温的铜合金颗粒以及铜气焊剂；启动立式离心熔铸机转台，令铜合金颗粒和铜气焊剂布满钢壳内球面表面；启动所述电感应加热装置，令钢壳升温，直至附着在钢壳内球面表面的铜合金颗粒全部熔化为液体时，关停并移走所述电感应加热装置；对钢壳实施冷却；在关停并移走所述电感应加热装置的同时，启动水冷却装置，并向水冷却装置的冷却水箱内导入冷却水，对钢壳实施冷却，直至附着在钢壳内球面表面的铜合金熔液凝固在钢壳的内球面表面上，关停立式离心熔铸机转台，即制得钢壳铜合金双金属球面轴承座毛坯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐建达，马良，支建方，李娄明，
申请(专利权)人：南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32