CN102390005B - 一种球墨铸铁与铜的双金属烧结工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种球墨铸铁与铜的双金属烧结工艺，包括：原材料选择：球墨铸铁基体采用QT700，铜棒选用铅青铜；超声波清洗：烧结前采用水基清洗液体彻底清洗球墨铸铁、铅青铜棒；真空清洗：在真空负压的情况下利用碳氢清洗剂对球墨铸铁及铅青铜棒的进一步循环清洗；助熔剂的涂覆：在球墨铸铁表面上，涂覆一层厚度在0.5mm-1.5mm的助熔剂；铜棒的处理：在铜棒表面喷涂一种防止铜棒在加热熔化的过程中在球墨铸铁表面产生气孔的涂料，然后将处理过的铜棒放置于球墨铸铁上；烧结。本发明解决了球墨铸铁基体铜棒双金属烧结技术中结合强度差、结合面表面夹杂气孔的难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种双金属烧结，具体地说是一种球墨铸铁与铜的双金属烧结工艺。
背景技术
目前，烧结工艺被广泛应用于双金属缸体制造中，国内目前在钢基体铜棒双金属烧结技术方面已经比较成熟，但在球墨铸铁基体与铜棒双金属烧结技术方面还有所欠缺，由于球墨铸铁中大量游离碳的存在影响了球墨铸铁基体与铜合金的结合强度，尚未形成稳定有效的烧结工艺，目前国内合格率在60-70%之间，因此现有液压泵缸体球墨铸铁基体与铜合金的烧结工艺急待完善。
有鉴于此，针对上述问题，提出一种有效改善上述缺失的球墨铸铁与铜的双金属烧结工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种球墨铸铁与铜的双金属烧结工艺，解决了球墨铸铁基体铜棒双金属烧结技术中结合强度差、结合面表面夹杂气孔的难题。
为了达成上述目的，本发明提供了一种球墨铸铁与铜的双金属烧结工艺，其步骤包括：
a、原材料选择：球墨铸铁基体采用QT700，铜棒选用铅青铜；
b、超声波清洗：烧结前采用水基清洗液体彻底清洗球墨铸铁、铅青铜棒;
c、真空清洗：在真空负压的情况下利用碳氢清洗剂对球墨铸铁及铅青铜棒的进一步循环清洗;
d、助熔剂的涂覆：在球墨铸铁表面上，涂覆一层厚度在0.5mm-1.5mm的助熔剂;
e、铜棒的处理：在铜棒表面喷涂一种防止铜棒在加热熔化的过程中在球墨铸铁表面产生气孔的涂料，然后将处理过的铜棒放置于球墨铸铁上;
f、烧结：调整炉温1000℃-1070℃、网带速度35mm/min-60mm/min及空气与天然气的配比5:1-9.5：1，进行烧结；
f、将球墨铸铁及铅青铜棒放在烧结炉的网带上，球墨铸铁及铅青铜棒通过网带的运转，进入炉内，通过烧结炉内加热、保温、冷却后，就得到工艺要求的双金属烧结工件，烧结工序结束。
所述铅青铜，按重量份计，其中Pb120份-150份、Sn60份-80份、Ni10份-30份、Fe5份-10份，剩余含量为Cu730份-815份。
所述e步骤中的涂料为T18涂料。
所述d步骤中，将该助熔剂用蒸馏水按5%-10%的比例稀释，然后用毛刷均匀地涂覆在球墨铸铁工件表面，干燥后均匀无遗漏。
相较于现有烧结工艺，本发明解决了球墨铸铁基体铜棒双金属烧结技术中结合强度差、结合面表面夹杂气孔的难题。通过对烧结具体实施例液压缸体的车削加工，铜层厚度加工至图纸要求尺寸时，表面目视无明显缺陷。烧结后工件通过金相物理检测，铜棒与球墨铸铁基体的结合面接触好，结合处无缩松气体。球墨铸铁的金相组织为珠光体+铁素体，铜棒铅粒偏析大小、分布情况良好。通过力学性能检测，双金属结合强度比铅青铜大，满足工艺需要。经结合面质量检验，球墨铸铁与铜双金属缸体合格率达98%以上。
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
本发明所需要的工件为液压缸的缸体，所以球墨铸铁基体就是原始缸体，下面的实施例就是在此缸体上烧结铜的工艺。
实施例1：一种球墨铸铁与铜的双金属烧结工艺，其步骤包括：
a、原材料选择：
基体：采用球墨铸铁QT700，根据设计工艺要求，在不影响后续加工的前提下，对基体零件结构进行改进，确保有效控制烧结气孔的产生。
铜棒：选用铅青铜，其中质量百分比为Pb120g、Sn60g、Ni10g、Fe5g，剩余含量为Cu730g，去氧化皮后车削到工艺要求。
b、超声波清洗：
烧结前采用水基清洗液体，彻底清球墨铸铁的洗缸体及铜棒，可靠、经济地清洗去除工件上的碎屑、油、乳化液，以保证烧结质量。
c、真空清洗：
在真空负压的情况下利用碳氢清洗剂对球墨铸铁基体也就是缸体及铜棒作进一步循环清洗，彻底去除油和其他残留物，其中加入少量的氯离子中和剂可有效的清除工件在加工时附着的切削液，使工件彻底洁净，以确保烧结质量。
d、助熔剂的涂覆：
在球墨铸铁基体也就是缸体表面上，涂覆一层厚度在0.5mm的助熔剂，将该助熔剂用蒸馏水按5%的比例稀释，然后用毛刷均匀地涂覆在基体零件表面，干燥后应均匀无遗漏。
e、铜棒的处理：
在铜棒表面喷涂一种T18涂料，可防止铜棒在加热熔化的过程中，在缸体表面产生气孔，然后将处理过的铜棒放置于缸体上。
f、烧结：
调整炉温至1000℃，网带速度至35mm/min，保证尽可能短的铜液相状态，防止铜在熔化的过程中产生偏析及气孔，调节空气与天然气含量比值在5：1，来控制炉内还原性气体H2和CO的含量。
g、将缸体及铜棒放在烧结炉的网带上，缸体通过网带的运转，进入炉内，通过烧结炉内加热、保温、冷却后，就得到工艺要求的双金属烧结缸体，烧结工序结束。
实施例2：一种球墨铸铁与铜的双金属烧结工艺，其步骤包括：
a、原材料选择：
基体：采用球墨铸铁QT700，根据设计工艺要求，在不影响后续加工的前提下，对基体零件结构进行改进，确保有效控制烧结气孔的产生。
铜棒：选用铅青铜，其中质量百分比为Pb150g、Sn80g、Ni30g、Fe10g，剩余含量为Cu815g，去氧化皮后车削到工艺要求。
b、超声波清洗：
烧结前采用水基清洗液体，彻底清球墨铸铁的洗缸体及铜棒，可靠、经济地清洗去除工件上的碎屑、油、乳化液，以保证烧结质量。
c、真空清洗：
在真空负压的情况下利用碳氢清洗剂对球墨铸铁基体也就是缸体及铜棒作进一步循环清洗，彻底去除油和其他残留物，其中加入少量的氯离子中和剂可有效的清除工件在加工时附着的切削液，使工件彻底洁净，以确保烧结质量。
d、助熔剂的涂覆：
在球墨铸铁基体也就是缸体表面上，涂覆一层厚度在1.5mm的助熔剂，将该助熔剂用蒸馏水按10%的比例稀释，然后用毛刷均匀地涂覆在基体零件表面，干燥后应均匀无遗漏。
e、铜棒的处理：
在铜棒表面喷涂一种T18涂料，可防止铜棒在加热熔化的过程中，在缸体表面产生气孔，然后将处理过的铜棒放置于缸体上。
f、烧结：
调整炉温至1070℃，网带速度至60mm/min，保证尽可能短的铜液相状态，防止铜在熔化的过程中产生偏析及气孔，调节空气与天然气含量比值在9.5：1，来控制炉内还原性气体H2和CO的含量。
g、将缸体及铜棒放在烧结炉的网带上，缸体通过网带的运转，进入炉内，通过烧结炉内加热、保温、冷却后，就得到工艺要求的双金属烧结缸体，烧结工序结束。
实施例3：一种球墨铸铁与铜的双金属烧结工艺，其步骤包括：
a、原材料选择：
基体：采用球墨铸铁QT700，根据设计工艺要求，在不影响后续加工的前提下，对基体零件结构进行改进，确保有效控制烧结气孔的产生。
铜棒：选用铅青铜，其中质量百分比为Pb130g、Sn70g、Ni20g、Fe7g，剩余含量为Cu780g，去氧化皮后车削到工艺要求。
b、超声波清洗：
烧结前采用水基清洗液体，彻底清球墨铸铁的洗缸体及铜棒，可靠、经济地清洗去除工件上的碎屑、油、乳化液，以保证烧结质量。
c、真空清洗：
在真空负压的情况下利用碳氢清洗剂对球墨铸铁基体也就是缸体及铜棒作进一步循环清洗，彻底去除油和其他残留物，其中加入少量的氯离子中和剂可有效的清除工件在加工时附着的切削液，使工件彻底洁净，以确保烧结质量。
d、助熔剂的涂覆：
在球墨铸铁基体也就是缸体表面上，涂覆一层厚度在1mm的助熔剂，将该助熔剂用蒸馏水按8%的比例稀释，然后用毛刷均匀地涂覆在基体零件表面，干燥后应均匀无遗漏。
e、铜棒的处理：
在铜棒表面喷涂一种T18涂料，可防止铜棒在加热熔化的过程中，在缸体表面产生气孔，然后将处理过的铜棒放置于缸体上。
f、烧结：
调整炉温至1035℃，网带速度至45mm/min，保证尽可能短的铜液相状态，防止铜在熔化的过程中产生偏析及气孔，调节空气与天然气含量比值在7：1，来控制炉内还原性气体H2和CO的含量。
g、将缸体及铜棒放在烧结炉的网带上，缸体通过网带的运转，进入炉内，通过烧结炉内加热、保温、冷却后，就得到工艺要求的双金属烧结缸体，烧结工序结束。
通过对烧结具体实施例液压缸体的车削加工，铜层厚度加工至图纸要求尺寸时，表面目视无明显缺陷。
采用以下方法对其质量进行检查：
1、烧结后工件通过金相物理检测，铜棒与球墨铸铁基体的结合面接触好，结合处无缩松气体。球墨铸铁的金相组织为珠光体+铁素体，铜棒铅粒偏析大小、分布情况良好。
2、通过力学性能检测，双金属结合强度比铅青铜大，满足工艺需要。如下表所示
经结合面质量检验，球墨铸铁与铜双金属缸体合格率达98%以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。
Claims (2)
1.一种球墨铸铁与铜的双金属烧结工艺，其步骤包括：
a、原材料选择：球墨铸铁基体采用QT700，铜采用铅青铜棒；
b、超声波清洗：烧结前采用水基清洗液体彻底清洗球墨铸铁、铅青铜棒;
c、真空清洗：在真空负压的情况下利用碳氢清洗剂对球墨铸铁及铅青铜棒进一步循环清洗;
d、助熔剂的涂覆：在球墨铸铁表面上，涂覆一层厚度在0.5mm-1.5mm的助熔剂;
e、铅青铜棒的处理：在铅青铜棒表面喷涂一种防止铅青铜棒在加热熔化的过程中在球墨铸铁表面产生气孔的涂料，然后将处理过的铅青铜棒放置于球墨铸铁上;
f、烧结：调整炉温1000℃-1070℃、网带速度35 mm/min-60mm/min及空气与天然气的配比5:1-9.5：1，进行烧结；
g、将球墨铸铁及铅青铜棒放在烧结炉的网带上，球墨铸铁及铅青铜棒通过网带的运转，进入炉内，通过烧结炉内加热、保温、冷却后，就得到工艺要求的双金属烧结工件，烧结工序结束。
2.如权利要求1所述的球墨铸铁与铜的双金属烧结工艺，其特征在于，所述铅青铜棒，按重量份计，其中Pb 120份-150份、Sn 60份-80份、Ni 10份-30份、Fe 5份-10份，剩余含量为Cu 730份-815份。
3. 如权利要求1所述的球墨铸铁与铜的双金属烧结工艺，其特征在于，所述d步骤中，将该助熔剂用蒸馏水按5%-10%的比例稀释，然后用毛刷均匀地涂覆在球墨铸铁表面，干燥后均匀无遗漏。
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| GR01 | Patent grant | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Yihua Inventor after: Han Bin Inventor after: Ying Xiao Inventor after: Zhang Guizhong Inventor after: Shen Huaihai Inventor after: Han Baowei Inventor after: Zhang Xiping Inventor after: Yang Junhua Inventor after: Gao Gongru Inventor before: Ying Xiao Inventor before: Zhang Guizhong Inventor before: Shen Huaihai Inventor before: Han Baowei Inventor before: Zhang Xiping Inventor before: Yang Junhua |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: YING XIAO ZHANG GUIZHONG SHEN HUAIHAI HAN BAOWEI ZHANG XIPING YANG JUNHUA TO: ZHANG YIHUA HAN BIN YING XIAO ZHANG GUIZHONG SHEN HUAIHAI HAN BAOWEI ZHANG XIPING YANG JUNHUA GAO GONGRU |
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| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20160616 Granted publication date: 20130605 |
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| RINS | Preservation of patent right or utility model and its discharge | ||
| PD01 | Discharge of preservation of patent |
Date of cancellation: 20161216 Granted publication date: 20130605 |
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| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20170117 Granted publication date: 20130605 |
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| RINS | Preservation of patent right or utility model and its discharge | ||
| PD01 | Discharge of preservation of patent |
Date of cancellation: 20200717 Granted publication date: 20130605 |
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| PD01 | Discharge of preservation of patent | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210428 Address after: 276715, No. 112, Chang Linzhu West Avenue, Linshu County, Shandong, Linyi Patentee after: Shandong Zhongrun Hydraulic Machinery Co.,Ltd. Address before: 276715, No. 112, Chang Linzhu West Avenue, Linshu County, Shandong, Linyi Patentee before: SHANDONG CHANGLIN MACHINERY GROUP Co.,Ltd. |