CN102211172A - 一种双金属复合滑动轴承的制造模具及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种双金属复合滑动轴承的制造模具及其制造方法，涉及一种滑动轴承的制造模具及制造方法，适用于各种规格双金属复合滑动轴承的制备。解决了现有的双金属轴承结合强度低、成本高和焊缝处质量不稳定。该制造方法是将预热温度200℃～500℃的钢套放入下模内，温度为250℃～1200℃的合金液浇入压室内；合模、保压；钢芯向下运动5～20mm对衬层加压，得到双金属复合滑动轴承的毛坯；抽出钢芯，取出毛坯，加工到要求的尺寸，得到双金属复合滑动轴承。所使用的模具的压头与压室的间隙+0.08～+0.30mm；钢芯的上段为直线段，下段为锥度0.1～1°的圆台；上模的通孔室温时的直径等于钢芯室温时大端直径+0.20～+0.60mm；下模的通孔的锥度0.1～1°。

Description

一种双金属复合滑动轴承的制造模具及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种双金属复合滑动轴承的制造模具及其制造方法，适用于各种规格双金属复合滑动轴承的制备。
背景技术
双金属复合轴承是以钢为外层、以合金为内层的双层轴承。内层起抗磨润滑和散热作用，外层提供必要的机械性能。与单层轴承相比。具有节约材料、综合性能好的突出优势，在冶金、矿山、化工、电力、煤炭、建材等各个行业的机械装备上都有广泛的应用。现有技术中，制备双金属复合滑动轴承的方法很多，归纳起来主要有离心浇注、消失模铸造和粉末烧结轧制三大类。
离心浇注法是首先用钢板卷制成轴承的外形(称为钢套)，然后采用离心铸造方法将合金液浇注在钢套的内表面上，在离心力作用下，合金与钢套紧密结合，凝固后在钢套内形成要求厚度的衬层，成为双金属轴承。其突出优点是可以直接形成轴承毛坯，生产成本低，但两种金属间的结合状态不够均匀，结合强度较低。
消失模铸造法是用普通钢管作外套管，外套管内装入聚苯乙烯泡沫塑料制成的消失模，并安装上浇注系统，把外套管、消失模和浇注系统经过多道次的浸涂料和挂砂处理，在外壁形成壳体，然后放入高温焙烧炉进行焙烧，实现壳体烧结、泡沫塑料气化和钢管预热，出炉后烧注抗磨合金材料，即制成外层为普通钢，内衬为抗磨合金材料的复合耐磨管。该制造工艺解决了各种形状的复合管两层金属间无法实现大面积冶金结合的难题，使复合界面结合强度高，抗热振性强，对磨损严重的局部部位可做到偏心复合、加厚复合，还可以实现薄壁复合耐磨管的生产，但这种方法所得的衬层致密度低，常有缩松缺陷。
粉末烧结轧制复合法是在钢板表面烧结铅锡青铜合金等抗磨合金，经数次高温烧结和致密轧制而成双金属板，然后将双金属板卷制焊接而成圆桶形的轴承套毛坯。这样得到的轴承具有结合强度高、承载能力大、耐磨性能好等特点，适用于中速中载及低速重载等场合。但其制造过程工序多，焊缝处质量不稳定。
所述的离心浇铸法制造双金属轴承结合强度低，所述的消失模方法所得的衬层致密度低，所述的烧结轧制复合卷焊法工序多、成本高和焊缝处质量不稳定的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，离心浇铸法制造双金属轴承结合强度低，消失模方法所得的衬层致密度低，烧结轧制复合卷焊法工序多、成本高和焊缝处质量不稳定的问题。
一种双金属复合滑动轴承的制造模具，该模具包括：钢芯、上模、下模、压室、底座、压头。
底座的中央设一通孔作为压室，压头安装于压室中，压头与压室为间隙配合，其间隙+0.08～+0.30mm。
下模与底座同轴固定在底座上。
下模的中央设通孔，通孔直径上大下小，锥度0.1～1°。
钢芯的上段为一直线段，下段是一个下小上大，锥度0.1～1°的圆台。
上模的中央设一通孔，通孔室温时的直径等于钢芯室温时大端直径+0.20～+0.60mm。
钢芯安装在上模的中央设的通孔中，钢芯和压室同轴。
一种双金属复合滑动轴承的制造方法，该制备方法包括如下步骤：
步骤一：将预热温度200℃～500℃的钢套放入下模内，将温度为250℃～1200℃的合金液浇入压室内。
步骤二：上模下行与下模闭合并保压的同时，压头上行，将合金液压入钢套和钢芯形成的环形空间内，并保压直至合金液完全凝固，保压，形成双金属复合滑动轴承的衬层。
步骤三：钢芯向下运动5～20mm对衬层加压，使衬层与钢套进一步结合，直至钢芯的底部凝固层与衬层分离，得到双金属复合滑动轴承的毛坯。
步骤四：抽出钢芯，打开模具，取出双金属复合滑动轴承的毛坯，切削加工到要求的尺寸，得到本发明的双金属复合滑动轴承。
所述的步骤一的合金液包括：铜基合金、铝基合金、铅基合金或锡基合金。
本发明的有益效果是：
(1)产品质量高。利用本发明生产的双金属复合滑动轴承，界面结合强度高，衬层内部组织细密，无气孔和缩松缺陷。
(2)材料利用率高。与离心浇注的双金属复合轴承相比，本发明省去了冒口，利用机械压力补缩，衬层合金熔体的利用率可以达到90％以上。
(3)界面结合牢固。本发明使用带有锥度的钢芯进行挤压，使衬层合金与钢套之间在高温高压下紧密接触，达到了冶金结合，结合强度高。
(4)适用范围广。本发明不受衬层合金和钢套材质的限制，可以用来生产各种双金属复合滑动轴承。
(5)生产成本低。本发明不使用冒口，工艺流程短，废品率低，所以生产成本比烧结轧制的双金属轴承降低20％以上。
附图说明
图1为双金属复合滑动轴承的制造模具。
图中：钢芯1、上模2、钢套3、下模4、压室5、合金液6、底座7、压头8。
具体实施方式
结合附图对一种双金属复合滑动轴承的制造模具作进一步说明。
一种双金属复合滑动轴承的制造模具，如图1，该模具包括：钢芯1、上模2、下模4、压室5、底座7、压头8。
底座7的中央设一通孔作为压室5，压头8安装于压室5中，压头8与压室5为间隙配合，其间隙+0.08～+0.30mm。
下模4与底座7同轴固定在底座7上。
下模4的中央设通孔，通孔直径上大下小，锥度0.1～1°。
钢芯1的上段为一直线段，下段是一个下小上大，锥度0.1～1°的圆台。
上模2的中央设一通孔，通孔室温时的直径等于钢芯1室温时大端直径+0.20～+0.60mm。
钢芯1安装在上模2的中央设的通孔中，钢芯1和压室5同轴。
上述所有的数值范围选用其端值或端值之间的任意值均可。
一种双金属复合滑动轴承的制造方法的实施方式一
一种双金属复合滑动轴承的制造方法，该制备方法包括如下步骤：
步骤一：将预热温度200℃的钢套3放入下模4内，将温度为1160℃的合金液6浇入压室5内。钢套3为Q235钢，合金液6为铜基合金ZCuPb5Sn5Zn5。
步骤二：上模2下行与下模4闭合并保压的同时，压头8上行，将合金液6压入钢套3和钢芯1形成的环形空间内，并保压直至合金液6完全凝固，保压压强21MPa，形成双金属复合滑动轴承的衬层。
步骤三：钢芯1向下运动5mm对衬层加压，使衬层与钢套3进一步结合，直至钢芯1的底部凝固层与衬层分离，得到双金属复合滑动轴承的毛坯。
步骤四：抽出钢芯1，打开模具，取出双金属复合滑动轴承的毛坯，切削加工到要求的尺寸，得到本发明的双金属复合滑动轴承。
所述的步骤一的合金液6包括：铜基合金、铝基合金、铅基合金或锡基合金。
一种双金属复合滑动轴承的制造方法的实施方式二
其实施方式二与实施方式一的区别
步骤一：将预热温度500℃的钢套3放入下模4内，将温度为1200℃的合金液6浇入压室5内。钢套3为不锈钢，合金液6为铜基合金CuZn37Mn2Al2Si。
步骤二：上模2下行与下模4闭合并保压的同时，压头8上行，将合金液6压入钢套3和钢芯1形成的环形空间内，并保压直至合金液6完全凝固，保压压强150MPa，形成双金属复合滑动轴承的衬层。
步骤三：钢芯1向下运动20mm对衬层加压，使衬层与钢套3进一步结合，直至钢芯1的底部凝固层与衬层分离，得到双金属复合滑动轴承的毛坯。
一种双金属复合滑动轴承的制造方法的实施方式三
其实施方式三与实施方式一的区别
步骤一：将预热温度350℃的钢套3放入下模4内，将温度为1180℃的合金液6浇入压室5内。钢套3为Q235钢，合金液6为铜基合金ZCuPb10Sn10。
步骤二：上模2下行与下模4闭合并保压的同时，压头8上行，将合金液6压入钢套3和钢芯1形成的环形空间内，并保压直至合金液6完全凝固，保压压强80MPa，形成双金属复合滑动轴承的衬层。
步骤三：钢芯1向下运动10mm对衬层加压，使衬层与钢套3进一步结合，直至钢芯1的底部凝固层与衬层分离，得到双金属复合滑动轴承的毛坯。
一种双金属复合滑动轴承的制造方法的实施方式四
其实施方式四与实施方式一的区别
步骤一：将预热温度200℃的钢套3放入下模4内，将温度为610℃的合金液6浇入压室5内。钢套3为Q235钢，合金液6为铝基合金AlSn20Cu。
步骤二：上模2下行与下模4闭合并保压的同时，压头8上行，将合金液6压入钢套3和钢芯1形成的环形空间内，并保压直至合金液6完全凝固，保压压强21MPa，形成双金属复合滑动轴承的衬层。
步骤三：钢芯1向下运动5mm对衬层加压，使衬层与钢套3进一步结合，直至钢芯1的底部凝固层与衬层分离，得到双金属复合滑动轴承的毛坯。
一种双金属复合滑动轴承的制造方法的实施方式五
其实施方式五与实施方式一的区别
步骤一：将预热温度500℃的钢套3放入下模4内，将温度为750℃的合金液6浇入压室5内。钢套3为不锈钢，合金液6为铝基合金AlSi11Cu。
步骤二：上模2下行与下模4闭合并保压的同时，压头8上行，将合金液6压入钢套3和钢芯1形成的环形空间内，并保压直至合金液6完全凝固，保压压强150MPa，形成双金属复合滑动轴承的衬层。
步骤三：钢芯1向下运动20mm对衬层加压，使衬层与钢套3进一步结合，直至钢芯1的底部凝固层与衬层分离，得到双金属复合滑动轴承的毛坯。
一种双金属复合滑动轴承的制造方法的实施方式六
其实施方式六与实施方式一的区别
步骤一：将预热温度350℃的钢套3放入下模4内，将温度为680℃的合金液6浇入压室5内。钢套3为Q235钢，合金液6为铝基合金AlSi4Cd。
步骤二：上模2下行与下模4闭合并保压的同时，压头8上行，将合金液6压入钢套3和钢芯1形成的环形空间内，并保压直至合金液6完全凝固，保压压强80MPa，形成双金属复合滑动轴承的衬层。
步骤三：钢芯1向下运动10mm对衬层加压，使衬层与钢套3进一步结合，直至钢芯1的底部凝固层与衬层分离，得到双金属复合滑动轴承的毛坯。
一种双金属复合滑动轴承的制造方法的实施方式七
其实施方式七与实施方式一的区别
步骤一：将预热温度200℃的钢套3放入下模4内，将温度为250℃的合金液6浇入压室5内。钢套3为Q235钢，合金液6为铅基合金ZPbSb10Sn6。
步骤二：上模2下行与下模4闭合并保压的同时，压头8上行，将合金液6压入钢套3和钢芯1形成的环形空间内，并保压直至合金液6完全凝固，保压压强21MPa，形成双金属复合滑动轴承的衬层。
步骤三：钢芯1向下运动5mm对衬层加压，使衬层与钢套3进一步结合，直至钢芯1的底部凝固层与衬层分离，得到双金属复合滑动轴承的毛坯。
一种双金属复合滑动轴承的制造方法的实施方式八
其实施方式八与实施方式一的区别
步骤一：将预热温度500℃的钢套3放入下模4内，将温度为520℃的合金液6浇入压室5内。钢套3为不锈钢，合金液6为铅基合金ZPbSb15Sn5Cu3Cd2。
步骤二：上模2下行与下模4闭合并保压的同时，压头8上行，将合金液6压入钢套3和钢芯1形成的环形空间内，并保压直至合金液6完全凝固，保压压强150MPa，形成双金属复合滑动轴承的衬层。
步骤三：钢芯1向下运动20mm对衬层加压，使衬层与钢套3进一步结合，直至钢芯1的底部凝固层与衬层分离，得到双金属复合滑动轴承的毛坯。
一种双金属复合滑动轴承的制造方法的实施方式九
其实施方式九与实施方式一的区别
步骤一：将预热温度350℃的钢套3放入下模4内，将温度为340℃的合金液6浇入压室5内。钢套3为Q235钢，合金液6为铅基合金ZPbSb15Sn5。
步骤二：上模2下行与下模4闭合并保压的同时，压头8上行，将合金液6压入钢套3和钢芯1形成的环形空间内，并保压直至合金液6完全凝固，保压压强80MPa，形成双金属复合滑动轴承的衬层。
步骤三：钢芯1向下运动10mm对衬层加压，使衬层与钢套3进一步结合，直至钢芯1的底部凝固层与衬层分离，得到双金属复合滑动轴承的毛坯。
一种双金属复合滑动轴承的制造方法的实施方式十
其实施方式十与实施方式一的区别
步骤一：将预热温度200℃的钢套3放入下模4内，将温度为250℃的合金液6浇入压室5内。钢套3为Q235钢，合金液6为锡基合金ZSnSb11Cu6。
步骤二：上模2下行与下模4闭合并保压的同时，压头8上行，将合金液6压入钢套3和钢芯1形成的环形空间内，并保压直至合金液6完全凝固，保压压强21MPa，形成双金属复合滑动轴承的衬层。
步骤三：钢芯1向下运动5mm对衬层加压，使衬层与钢套3进一步结合，直至钢芯1的底部凝固层与衬层分离，得到双金属复合滑动轴承的毛坯。
一种双金属复合滑动轴承的制造方法的实施方式十一
其实施方式十一与实施方式一的区别
步骤一：将预热温度500℃的钢套3放入下模4内，将温度为470℃的合金液6浇入压室5内。钢套3为不锈钢，合金液6为锡基合金ZSnSb12Pb10Cu4。
步骤二：上模2下行与下模4闭合并保压的同时，压头8上行，将合金液6压入钢套3和钢芯1形成的环形空间内，并保压直至合金液6完全凝固，保压压强150MPa，形成双金属复合滑动轴承的衬层。
步骤三：钢芯1向下运动20mm对衬层加压，使衬层与钢套3进一步结合，直至钢芯1的底部凝固层与衬层分离，得到双金属复合滑动轴承的毛坯。
一种双金属复合滑动轴承的制造方法的实施方式十二
其实施方式十二与实施方式一的区别
步骤一：将预热温度350℃的钢套3放入下模4内，将温度为350℃的合金液6浇入压室5内。钢套3为Q235钢，合金液6为锡基合金ZSnSb8Cu4。
步骤二：上模2下行与下模4闭合并保压的同时，压头8上行，将合金液6压入钢套3和钢芯1形成的环形空间内，并保压直至合金液6完全凝固，保压压强80MPa，形成双金属复合滑动轴承的衬层。
步骤三：钢芯1向下运动10mm对衬层加压，使衬层与钢套3进一步结合，直至钢芯1的底部凝固层与衬层分离，得到双金属复合滑动轴承的毛坯。

Claims (3)

1.一种双金属复合滑动轴承的制造模具，其特征在于：
该模具包括钢芯(1)、上模(2)、下模(4)、压室(5)、底座(7)、压头(8)；
底座(7)的中央设一通孔作为压室(5)，压头(8)安装于压室(5)中，压头(8)与压室(5)为间隙配合，其间隙+0.08～+0.30mm；
下模(4)与底座(7)同轴固定在底座(7)上；
下模(4)的中央设通孔，通孔直径上大下小，锥度0.1～1°；
钢芯(1)的上段为一直线段，下段是一个下小上大，锥度0.1～1°的圆台；
上模(2)的中央设一通孔，通孔室温时的直径等于钢芯(1)室温时大端直径+0.20～+0.60mm；
钢芯(1)安装在上模(2)的中央设的通孔中，钢芯(1)和压室(5)同轴。
2.一种双金属复合滑动轴承的制造方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
步骤一：将预热温度200℃～500℃的钢套(3)放入下模(4)内，将温度为250℃～1200℃的合金液(6)浇入压室(5)内；
步骤二：上模(2)下行与下模(4)闭合并保压的同时，压头(8)上行，将合金液(6)压入钢套(3)和钢芯(1)形成的环形空间内，并保压直至合金液(6)完全凝固，保压，形成双金属复合滑动轴承的衬层；
步骤三：钢芯(1)向下运动5～20mm对衬层加压，使衬层与钢套(3)进一步结合，直至钢芯(1)的底部凝固层与衬层分离，得到双金属复合滑动轴承的毛坯；
步骤四：抽出钢芯(1)，打开模具，取出双金属复合滑动轴承的毛坯，切削加工到要求的尺寸，得到本发明的双金属复合滑动轴承。
3.根据权利要求2所述的一种双金属复合滑动轴承的制造方法，其特征在于：
所述的步骤一的合金液(6)包括：铜基合金、铝基合金、铅基合金或锡基合金。
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