CN100402198C - 多层金属轴瓦瓦片展开材料的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多层金属轴瓦瓦片展开材料的生产工艺，本发明先将用作半圆轴瓦瓦片的展开形平面状钢料的一个面上焊上一层铜；将其放在模腔中，将纯铜粉末布敷在该钢衬的焊铜层的面上，接着再布敷上一层铜合金粉末并和模具一起放入保护气氛烧结炉中，在800℃～920℃的温度下进行烧结，时间10～30分钟；烧结后，冷却到500℃～800℃时，将它放在轴向摆动辗压机上，对在钢衬上的纯铜、铜合金两松散烧结层进行热摆辗致密；致密后的该材料，再经过热处理。本发明提高两层金属间的结合力和牢度，提高铜合金的致密度，大幅度减少生产加工设备和加工周期，降低制作成本，杜绝环境污染。

Description

多层金属轴瓦瓦片展开材料的生产工艺
技术领域
本发明涉及一种多层金属轴瓦瓦片展开材料的生产工艺。属于制造多层金属轴瓦瓦片展开材料的生产技术领域。
背景技术
近年来工业的快速发展，对高速大马力柴油机的需求越来越多，随着发动机不断向高速、增压强化发展，轴承的工作环境恶化，对曲轴和连杆轴承的材料及制造要求也越来越高。对内燃机上所用承载能力大、耐疲劳性好的铜铅轴瓦和铅青铜轴瓦的需求量也越来越大。这类钢铜合金轴瓦材料大多为铜铅合金和铅青铜合金材料，而上述材料的制造主要采用烧结方法。这种传统的烧结方法在工业性批量生产中一般是制成双金属卷带轴瓦材料材。这种传统卷带轴瓦材料的不足是：
一、材料的制造方法繁杂。传统的双金属轴瓦材料是用大型成套设备，制成卷带材。其制造使用设备多(通常须25台套)、工艺流程长、占地面积大、能耗大。在做轴瓦时，还须先将卷带材裁切成单个瓦片材料后再加工。这样就费料、费工、费模具、增加了加工周期、加大了产品的制造成本。
二、钢和铜铅合金层间的结合牢固度差。现有的技术，为使有色金属材料层与钢衬背之间接合牢固，需先对钢衬背进行处理，处理方法一种是将钢带经连续脱脂洗涤、经砂带磨削之后与有色金属烧结结合；另一种是将钢带连续脱脂洗涤后，再电镀上一层铜，使镀铜层与有色金属烧结结合。这两种处理方法的不足是：铜合金与钢的冶金结合程度很小，有色金属向钢层的扩散物质少，扩散深度小且不均匀，造成轴承的有色金属工作层和钢背接合面之间结合的牢固度差。
三、生产环境差。在对钢背的处理上无论是使用脱脂洗涤、砂磨法还是脱脂洗涤、镀铜法对钢处理都要使用有机溶剂和化学剂，这就带来了对环境的污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种多层金属轴瓦瓦片展开材料的生产工艺，提高两层金属间的结合力和牢度，提高铜合金的致密度，大幅度减少生产加工设备和加工周期，降低制作成本，杜绝环境污染。为此，本发明由以下步骤构成：
(1)先将用作半圆轴瓦瓦片的展开形平面状钢料的一个面上焊上一层铜，制成带焊铜层的钢衬；
(2)把带焊铜层的钢衬放在模腔中，将纯铜粉末布敷在该钢衬的焊铜层的面上，接着再布敷上一层铜合金粉末并和模具一起放入保护气氛烧结炉中，在800℃～920℃的温度下进行烧结，时间10～30分钟；
(3)烧结后，冷却到500℃～800℃时，将它放在轴向摆动辗压机上，对在钢衬上的纯铜、铜合金两松散烧结层进行热摆辗致密；
(4)致密后的该材料，再经过热处理后，制成由钢层、焊铜层、纯铜层、铜合金层组成的金属轴瓦瓦片展开材料。
所述的焊铜层的厚度为0.01～0.08毫米。所述的纯铜层的厚度为0.15～0.25毫米。所述的铜合金层的厚度为0.05～0.125毫米。所述的铜合金成分为铅25～35％，铜为65～75％。所述的铜合金成分为铅5～25％，锡3～10％，其余为铜。
本发明的优点是：
(1)在钢衬背的一个面焊上一层铜(Cu)，免去了对钢带连续脱脂洗涤、砂磨和电镀铜工序所造成的污染，将铜粉末烧结在钢衬背的焊铜层上面，这样就把现有技术只能做到有色金属层与钢层微小的冶金结合扩大到全面积的焊合。提高了两层金属间的结合力和牢度，提高了铜合金的致密度，减少了生产工艺，消除了现有技术的污染环境问题。发明免去了用户使用传统卷带材料必须使用的裁切模具、工装设备、人工和材料的工艺料损，使轴瓦加工厂用料更方便、更省事。整个生产加工线仅需4台套设备，节省制造材料所用的设备和裁切成轴瓦材料时用的模具，降低制造成本近90％，且大幅度缩短了加工周期，是一种经济技术效益显著、性能高的多层金属轴瓦瓦片展开材料的制造工艺方法。
(2)将铜铅层的厚度减小到磨损极限值0.05-0.125mm范围内。有力的提高了铜铅(包括铅青铜)轴瓦材料的耐磨、耐久和耐高温的性能，大幅度地节省了有色金属材料。
具体实施方案
先将用作半圆轴瓦瓦片的展开形平面状钢料(该钢料可根据轴瓦需要的长度和形状制成)的一个面上焊上一层铜(Cu)，所述的焊接方法可用激光焊接，制成带焊铜层的钢衬。把带焊铜层的钢衬放在模腔中，将纯铜粉末均匀布敷在钢背的焊铜层的面上，接着再均匀布敷上一层铜合金粉末(铜合金成分为铅19％，锡6％，铜75％)并和模具一起放入保护气氛烧结炉中，在870℃的温度下进行烧结，烧结25分钟。保护气氛的组成是氮气30％、氢气70％。烧结后，冷却到700℃时，将它放在轴向摆动辗压机上，对在钢衬背上的纯铜、铜合金两松散烧结层进行热摆辗致密。致密后的材料，经过加热550℃～800℃，时间10～15分钟的热处理后完成依次为钢衬层、焊铜层、纯铜层、铜合金层的半圆轴瓦瓦片展开材料的制作。所述的焊铜层、纯铜层、铜合金层的厚度可根据需要设置，但制成的产品焊铜层的厚度为0.01～0.08毫米。纯铜层的厚度为0.15～0.25毫米。铜合金层的厚度为0.05～0.125毫米。
总之，本发明免去了用户使用传统卷带材料必须使用的裁切模具、工装设备、人工和材料的工艺料损，使轴瓦加工厂用料更方便、更省事。瓦片展开形材料对有色金属的利用率大于98％～100％，对多层有色金属厚度能控制到最小，能有效的发挥材料的特性功能，节能、节材、省加工。直接生产的是多层金属轴瓦瓦片展开材料，免去了对材料的大量裁切加工。因而设备投入少，材料利用率高，占地面积小，生产效率高(2～7秒/件材料)，还不污染环境。

Claims (6)

1.一种多层金属轴瓦瓦片展开材料的生产工艺，其特征在于该工艺是由以下步骤构成：
(1)先将用作半圆轴瓦瓦片的展开形平面状钢料的一个面上焊上一层铜，制成带焊铜层的钢衬；
(2)把带焊铜层的钢衬放在模腔中，将纯铜粉末布敷在该钢衬的焊铜层的面上，接着再布敷上一层铜合金粉末并和模具一起放入保护气氛烧结炉中，在800℃～920℃的温度下进行烧结，时间10～30分钟；
(3)烧结后，冷却到500℃～800℃时，将它放在轴向摆动辗压机上，对在钢衬上的纯铜、铜合金两松散烧结层进行热摆辗致密；
(4)致密后的该材料，再经过热处理后，制成由钢层、焊铜层、纯铜层、铜合金层组成的金属轴瓦瓦片展开材料。
2.按权利要求1所述的一种多层金属轴瓦瓦片展开材料的生产工艺，其特征在于：所述的焊铜层的厚度为0.01～0.08毫米。
3.按权利要求1所述的一种多层金属轴瓦瓦片展开材料的生产工艺，其特征在于：所述的纯铜层的厚度为0.15～0.25毫米。
4.按权利要求1所述的一种多层金属轴瓦瓦片展开材料的生产工艺，其特征在于：所述的铜合金层的厚度为0.05～0.125毫米。
5.按权利要求1所述的一种多层金属轴瓦瓦片展开材料的生产工艺，其特征在于：所述的铜合金成分为铅25～35％，铜为65～75％。
6.按权利要求1所述的一种多层金属轴瓦瓦片展开材料的生产工艺，其特征在于：所述的铜合金成分为铅5～25％，锡3～10％，其余为铜。
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