CN102407625A - 铝基-钢双金属轴瓦新材料及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝基-钢双金属轴瓦新材料，它是由纯铝覆盖层、铝基合金层、纯铝过渡层和低碳钢层所组成，其中铝基合金层的重量百分比为：锡8.5～10％、硅2.3～4.0％、铜0.7～1.2％、余量为铝，并经制作铝基合金板、铝基合金带材制作、铝基合金带材和低碳钢带材的表面预处理、复合轧制、切边涂油包装等步骤制得。本发明具有承载能力强、耐磨性能好、抗疲劳强度高、适用性强、对人体无毒害、对环境无污染、成本低廉的特点，广泛应用于高性能汽、柴油发动机轴瓦。

Description

铝基-钢双金属轴瓦新材料及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种轴瓦材料及其生产工艺，更具体的说涉及一种铝基-钢双金属轴瓦新材料及其生产工艺。

背景技术

轴瓦是内燃机的一个重要零件，轴瓦材料的好坏直接关系轴瓦的综合质量。为了满足汽车发动机的高速重载的发展方向，迫切需要高强度、性能优良的轴瓦材料。目前，国内广泛使用的铜铅合金作为轴瓦材料，这种轴瓦材料虽然具有较高的疲劳强度，但是，其成本较高，而且，由于铅有毒，对人体有毒害，也污染环境，不符合国家的节能减排的要求。因此，为了取代铜铅轴瓦材料，国内外的企业均在大力地研制和开发铝基轴瓦材料，目前，国内生产的铝基轴瓦材料成本较低，但综合性能差，从国外进口的铝基轴瓦材料综合性能好，但价格昂贵。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的不足，提供一种卫生环保、价格低廉、性能优良的铝基-钢双金属轴瓦新材料。

本发明的技术方案：

一种铝基-钢双金属轴瓦新材料，它是由纯铝覆盖层、铝基合金层、纯铝过渡层和低碳钢层所组成，其中铝基合金层按重量百分比包括下列组分：锡8.5～10％、硅2.3～4.0％、铜0.7～1.2％、余量为铝。

所述的铝基-钢双金属轴瓦新材料的生产工艺，包括下列步骤：

①、制作铝基合金板：

1)、配料：按上述重量百分比称取锡、硅、铜、铝，备用；

2)、合金熔炼：将上述原料放入中频加热炉，进行加热熔化，温度为780～800℃，时间为2h，频率为2000HZ，炉容量为0.5～0.75吨，在熔融的合金中加入占合金重量0.8～1％的精炼剂，搅拌均匀，静置后进行除气、除渣；

3)、合金铸造：采用水平连铸方式进行合金铸造，铸造温度为750℃；

4)、合金热处理：将合金铸造板升温至400℃，保温20h，即得铝基合金板；

②、铝基合金带材制作：将厚度为1mm的纯铝覆盖在铝基合金板的两面，通过9～11次的连续轧制，轧制成厚度为1～3mm的铝基合金带材，其表层为纯铝层，中间为铝基合金层，初始轧制变形率为45～55％，后续轧制变形率小于30％；

③、铝基合金带材和低碳钢带材的表面预处理：用强力清洗方式对铝基合金带材和低碳钢带材的表面进行彻底清洗，再使用砂带对低碳钢带的表面进行打磨，然后使用钢丝轮对铝基合金带材的纯铝表层进行毛化；

④、复合轧制：采用三辊复合轧机对经过毛化处理的铝基合金带材和经过打磨的低碳钢带材进行复合轧制，经过处理的两面牢固地粘结在一起，制作成由纯铝覆盖层、铝基合金层、纯铝过渡层、低碳钢层组成的铝基-钢双金属轴瓦带材；

⑤、切边涂油包装：将复合轧制完成后的带材进行切边、涂油、打捆、包装即可。

本发明与现有技术相比较有如下有益效果：

1、承载能力强：由于本发明是在现有铝基卷带材生产设备、工艺的基础上，参考国外高性能中锡轴瓦材料的合金成分及其性能参数，结合自身生产设备、工艺特点，并根据用户要求，通过合理设计调整合金成分，添加了大量的硅元素，使基体强度增加，其疲劳性能优于普通的铝锡轴瓦材料，普通铝锡合金轴瓦材料的蓝宝石疲劳强度为85MPa以内，而本发明的蓝宝石疲劳强度为104MPa左右，耐磨性能好、抗疲劳强度高、适用性强，对某些以前只能采用铜铅材料的轴瓦可以用铝基材料替代，达到国外同类产品的水平；

2、工艺实用：采用高温热处理的方式，有效改善了合金轧制加工性能；置于铝基合金层与低碳钢层之间的纯铝层，起到了粘结和过渡的作用，

3、环保：由于铝锡硅合金轴瓦材料在成分设计时，已摒弃了影响环保要求的铅，因此，能够很好地符合国际、国内对环保的法规要求；

4、成本低廉：铝基材料相对铜铅材料成本要低得多，同时，相对铝锡合金材料，因其合金配方中减少了锡的含量，材料成本相对降低，因此，除了可以部分替代铜铅材料之外，也可以替代绝大部分铝锡产品，进一步降低轴瓦材料成本。可广泛应用于高性能汽、柴油发动机轴瓦。

附图说明

图1为本发明成品的结构示意图。

图中标记为：1-纯铝覆盖层、2-铝基合金层、3-纯铝过渡层、4-低碳钢层。

具体实施方式

以下通过附图和实施例来进一步阐述本发明。

实施例1：

如图1所示，一种铝基-钢双金属轴瓦新材料，它是由纯铝覆盖层1、铝基合金层2、纯铝过渡层3和低碳钢层4所组成，其中铝基合金层2按重量百分比包括下列组分：锡8.5～10％、硅2.3～4.0％、铜0.7～1.2％、余量为铝。

所述的铝基-钢双金属轴瓦新材料的生产工艺，包括下列步骤：

①、制作铝基合金板：

1)、配料：按上述重量百分比称取锡、硅、铜、铝，备用；

2)、合金熔炼：将上述原料放入中频加热炉，进行加热熔化，温度为780～800℃，时间为2h，频率为2000HZ，炉容量为0.5～0.75吨，在熔融的合金中加入占合金重量0.8～1％的精炼剂，搅拌均匀，静置后进行除气、除渣，保证合金洁净；

3)、合金铸造：采用水平连铸方式进行合金铸造，铸造温度：750℃，能够有效保证合金组织的均匀一致性，保证最终产品的性能稳定；

4)、合金热处理：将合金铸造板升温至400℃，保温20h，即得到用于制作铝基合金层2的合金板，由于铝锡硅合金中添加了大量的硅元素，基体强度增加，但轧制加工性能变差，无法满足后续变形轧制加工的要求，因此，采用高温合金热处理的方式，可以有效改善合金轧制加工性能；

②、铝基合金带材制作：将厚度为1mm的纯铝覆盖在铝基合金板的两面，通过9～11次的连续轧制，轧制成厚度为1～3mm的铝基合金带材，其表层为纯铝层，中间为铝基合金层，初始轧制变形率为45～55％，后续轧制变形率小于30％；

③、铝基合金带材和低碳钢带材的表面预处理：用强力清洗方式对铝基合金带材和低碳钢带材的表面进行彻底清洗，再使用砂带对低碳钢带的表面进行打磨，然后使用钢丝轮对铝基合金带材的纯铝表层进行毛化；

④、复合轧制：采用三辊复合轧机对经过毛化处理的铝基合金带材和经过打磨的低碳钢带材进行复合轧制，经过处理的两面牢固地粘结在一起，制作成由纯铝覆盖层1、铝基合金层2、纯铝过渡层3、低碳钢层4组成的铝基-钢双金属轴瓦带材；位于铝基合金层2和低碳钢层4之间的纯铝过渡层3起粘结和过渡作用，在铝基合金层2外面的纯铝覆盖层1的作用是在生产轴瓦材料时，防止铝基合金层2中的金属锡析出，污染带材钢背表面；

⑤、切边涂油包装：将复合轧制完成后的带材进行切边、涂油、打捆、包装即可。

Claims (2)

1.一种铝基-钢双金属轴瓦新材料，其特征在于：它是由纯铝覆盖层(1)、铝基合金层(2)、纯铝过渡层(3)和低碳钢层(4)所组成，其中铝基合金层(2)按重量百分比包括下列组分：锡8.5～10％、硅2.3～4.0％、铜0.7～1.2％、余量为铝。

2.根据权利要求1所述的铝基-钢双金属轴瓦新材料的生产工艺，其特征在于：包括下列步骤：

①、制作铝基合金板：

1)、配料：按上述重量百分比称取锡、硅、铜、铝，备用；

2)、合金熔炼：将上述原料放入中频加热炉，进行加热熔化，温度为780～800℃，时间为2h，频率为2000HZ，炉容量为0.5～0.75吨，在熔融的合金中加入占合金重量0.8～1％的精炼剂，搅拌均匀，静置后进行除气、除渣；

3)、合金铸造：采用水平连铸方式进行合金铸造，铸造温度为750℃；

4)、合金热处理：将合金铸造板升温至400℃，保温20h，即得铝基合金板；

②、铝基合金带材制作：将厚度为1mm的纯铝覆盖在铝基合金板的两面，通过9～11次的连续轧制，轧制成厚度为1～3mm的铝基合金带材，其表层为纯铝层，中间为铝基合金层，初始轧制变形率为45～55％，后续轧制变形率小于30％；

③、铝基合金带材和低碳钢带材的表面预处理：用强力清洗方式对铝基合金带材和低碳钢带材的表面进行彻底清洗，再使用砂带对低碳钢带的表面进行打磨，然后使用钢丝轮对铝基合金带材的纯铝表层进行毛化；

④、复合轧制：采用三辊复合轧机对经过毛化处理的铝基合金带材和经过打磨的低碳钢带材进行复合轧制，经过处理的两面牢固地粘结在一起，制作成由纯铝覆盖层(1)、铝基合金层(2)、纯铝过渡层(3)、低碳钢层(4)组成的铝基-钢双金属轴瓦带材；

⑤、切边涂油包装：将复合轧制完成后的带材进行切边、涂油、打捆、包装即可。

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