CN104043802B - 双金属止推滑动轴承毛坯制备用模具及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双金属止推滑动轴承毛坯制备用模具及其制备方法，模具包括钢坯和石棉板，所述钢坯具有内孔和环形凹槽，环形凹槽设置在内孔的孔壁，内孔与环形凹槽连通，所述钢坯的两端均通过耐高温粘结剂粘附有相应的石棉板，所述石棉板具有中心孔，且石棉板的中心孔与钢坯的内孔连通。本发明结构简单、能够解决双金属止推滑动轴承毛坯两端合金层易出现裂纹问题；本发明还公开了一种上述模具的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种离心熔铸模具和制备方法，尤其是一种离心熔铸制备双金属止推滑动轴承毛坯用模具及其制备方法。
背景技术
钢背铜铅合金双金属止推滑动轴承广泛应用于4400马力内燃机车等机车车辆、工程机械等产品，其承载能力和力学性能均优于单合金材质的滑动轴承。而常用的制造双金属止推滑动轴承毛坯的方法有静止浇铸法、粉未烧结法以及多步骤的复合工艺方法等，由于上述工艺的性能差异较大，有采用模具的，也有不采用模具的，而采用模具的工艺中有封闭的，也有不封闭的。在离心浇注工艺过程中，由于止推面的钢背和铜合金难以在离心力作用下结合，本技术领域人员普遍认为较难采用离心浇注或类似离心浇注方法制备双金属止推滑动轴承毛坯。而对于滑动轴承的离心熔铸工艺制备过程中，钢背常采用钢板封闭，连接主要通过点焊来实现，使用过程中常发现钢背与钢板的密封连接不良，而且因钢板的存在常导致传热过快和清理困难，所制的双金属毛坯两端常出现裂纹缺陷。现在通过感应加热颗粒离心熔铸方法能够制备质量满足要求的双金属止推滑动轴承毛坯，但是该方法中需要提供一个结构设计合理的模具。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种结构简单、能够解决双金属止推滑动轴承毛坯两端合金层易出现裂纹问题的双金属止推滑动轴承毛坯制备用模具。
本发明的第二目的在于提供一种能够解决双金属止推滑动轴承毛坯两端合金层易出现裂纹问题的双金属止推滑动轴承毛坯制备用模具的制备方法。
为了达到上述第一目的，本发明的技术方案是：一种双金属止推滑动轴承毛坯制备用模具，包括钢坯和石棉板，所述钢坯具有内孔和环形凹槽，环形凹槽设置在内孔的孔壁，内孔与环形凹槽连通，所述钢坯的两端均通过耐高温粘结剂粘附有相应的石棉板，所述石棉板具有中心孔，且石棉板的中心孔与钢坯的内孔连通。
所述环形凹槽设置在钢坯的远离钢坯中心截面S1的一端，所述钢坯的环形凹槽的截面为U型，环形凹槽的U型开口的远离钢坯中心截面S1的一侧沿口处与钢坯的内壁通过圆弧连接。
所述石棉板的中心孔的直径≥8mm。
所述石棉板的厚度≥2mm。
钢坯的外周具有环形凸起，石棉板的外端面S3距离环形凸起的中心截面S2的距离d≥10mm。
为了达到上述第二目的，本发明的技术方案是：一种上述双金属止推滑动轴承毛坯制备用模具的制备方法，包括以下步骤：
第一步：制备满足轴承尺寸要求的钢坯、耐高温粘结剂和石棉板；
第二步：将钢坯依次进行除污、除油和除锈处理；
第三步：将第一步处理后的钢坯先浸入水中进行清洁干净，后将钢坯浸入硼酸盐溶液中进行挂盐处理；
第四步：将第三步中进行挂盐处理后的钢坯进行快速烘干；
第五步：将第四步中进行烘干后的钢坯进行保温，钢坯的温度控制在80℃以上；
第六步：将耐高温粘结剂均匀涂覆在石棉板上的钢坯内径尺寸和钢坯外径尺寸形成的环形区域中；
第七步：先将第五步中的钢坯从保温箱中取出，一端朝上置于隔热的平板上，后将第六步中涂覆有耐高温粘结剂的石棉板粘附在钢坯顶部；
第八步：先采用压块压入石棉板上进行压实，再将第七步中的钢坯和粘附在钢坯一端的石棉板的组合体旋转180℃至钢坯的另一端朝上，并置于隔热的平板上；
第九步：将涂覆有耐高温粘结剂的石棉板粘附在第八步中钢坯的另一端，并采用压块压在石棉板上进行压实；
第十步：将第九步中的钢坯、耐高温粘结剂和石棉板的组合体置于烘箱中进行固化。
优选，第一步中的耐高温粘结剂为采用1:3～10的甲基纤维素和水调配而成。
优选，第三步中的硼酸盐溶液浓度为5%～20%。
优选，第十步中的钢坯、耐高温粘结剂和石棉板的组合体固化工艺为在温度超过50℃的烘箱中保温2小时以上。
进一步优选,第一步中的耐高温粘结剂为采用1:5～7的甲基纤维素和水调配而成,第十步中的钢坯、耐高温粘结剂和石棉板的组合体固化工艺为温度采用120±40℃保温2~6小时。
采用上述结构和方法后，本发明具有：结构简单，钢坯的结构设计利于排渣和满足生产工艺要求，保证了双金属止推滑动轴承止推面合金层的性能，石棉板的采用可避免常规钢板使用过程中的传热过大和清理困难的问题，中间孔的设立利于排气，解决了双金属止推滑动轴承毛坯两端合金层易出现裂纹缺陷的产生情况。耐高温粘结剂的合理配比和使用，保证了高温工作环境中的强度和良好粘结性能，合金液不易甩出，清理也较容易。
附图说明
以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的双金属止推滑动轴承毛坯制备用模具的结构示意图；
图2是采用本发明制备的双金属止推滑动轴承的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种双金属止推滑动轴承毛坯制备用模具，包括钢坯1和石棉板3，所述钢坯1具有内孔1-1和环形凹槽1-2，环形凹槽1-2设置在内孔1-1的孔壁，内孔1-1与环形凹槽1-2连通，所述钢坯1的两端均通过耐高温粘结剂2粘附有相应的石棉板3，所述石棉板3具有中心孔3-1，且石棉板3的中心孔3-1与钢坯1的内孔1-1连通。
所述环形凹槽1-2设置在钢坯1的远离钢坯中心截面S1的一端，所述钢坯1的环形凹槽1-2的截面为U型，环形凹槽1-2的U型开口的远离钢坯1中心截面S1的一侧沿口处与钢坯1的内壁通过圆弧4连接。
所述石棉板3的中心孔3-1的直径≥8mm。
所述石棉板3的厚度≥2mm。避免了双金属止推滑动轴承毛坯两端因传热太快导致的裂纹缺陷以及排气不通畅导致的气孔缺陷。
钢坯1的外周具有环形凸起1-3，石棉板3的外端面S3距离环形凸起1-3的中心截面S2的距离d≥10mm。
钢坯1经除污、除油、除锈和挂盐处理。耐高温粘结剂2为甲基纤维素和水调配而成，优选甲基纤维素和水的体积比为1:3～10。进一步优选耐高温粘结剂2为采用1:5～7的甲基纤维素和水调配而成。
本发明的一种上述双金属止推滑动轴承毛坯制备用模具的制备方法，包括以下步骤：
第一步：制备满足轴承尺寸要求的钢坯1、耐高温粘结剂2和石棉板3；
第二步：将钢坯1依次进行除污、除油和除锈处理；
第三步：将第一步处理后的钢坯1先浸入水中进行清洁干净，后将钢坯1浸入硼酸盐溶液中进行挂盐处理；
第四步：将第三步中进行挂盐处理后的钢坯1进行快速烘干；
第五步：将第四步中进行烘干后的钢坯1进行保温，钢坯1的温度控制在80℃以上；
第六步：将耐高温粘结剂2均匀涂覆在石棉板3上的钢坯1内径尺寸和钢坯1外径尺寸形成的环形区域中；
第七步：先将第五步中的钢坯1从保温箱中取出，一端朝上置于隔热的平板上，后将第六步中涂覆有耐高温粘结剂2的石棉板3粘附在钢坯1顶部；
第八步：先采用压块压入石棉板3上进行压实，再将第七步中的钢坯1和粘附在钢坯1一端的石棉板3的组合体旋转180℃至钢坯1的另一端朝上，并置于隔热的平板上；
第九步：将涂覆有耐高温粘结剂2的石棉板3粘附在第八步中钢坯1的另一端，并采用压块压在石棉板3上进行压实；
第十步：将第九步中的钢坯1、耐高温粘结剂2和石棉板3的组合体置于烘箱中进行固化。
优选，第一步中的耐高温粘结剂2为采用1:3～10的甲基纤维素和水调配而成。
优选，第三步中的硼酸盐溶液浓度为5%～20%。
优选，第十步中的钢坯1、耐高温粘结剂2和石棉板3的组合体固化工艺为在温度超过50℃的烘箱中保温2小时以上。
进一步优选,第一步中的耐高温粘结剂2为采用1:5～7的甲基纤维素和水调配而成,第十步中的钢坯1、耐高温粘结剂2和石棉板3的组合体固化工艺为温度采用120±40℃保温2~6小时。
采用本发明制备双金属止推滑动轴承毛坯时，凹槽1-2中填充铜合金后机加工即可获得性能优良的止推面合金层6，如图2所示，模具中的钢坯1即为双金属止推滑动轴承的钢背1。
Claims (10)
1.一种双金属止推滑动轴承毛坯制备用模具，其特征在于：包括钢坯（1）和石棉板（3），所述钢坯（1）具有内孔（1-1）和环形凹槽（1-2），环形凹槽（1-2）设置在内孔（1-1）的孔壁，内孔（1-1）与环形凹槽（1-2）连通，所述钢坯（1）的两端均通过耐高温粘结剂（2）粘附有相应的石棉板（3），所述石棉板（3）具有中心孔（3-1），且石棉板（3）的中心孔（3-1）与钢坯（1）的内孔（1-1）连通。
2.根据权利要求1所述的双金属止推滑动轴承毛坯制备用模具，其特征在于：所述环形凹槽（1-2）设置在钢坯（1）的远离钢坯中心截面S1的一端，所述钢坯（1）的环形凹槽（1-2）的截面为U型，环形凹槽（1-2）的U型开口的远离钢坯（1）中心截面S1的一侧沿口处与钢坯（1）的内壁通过圆弧（4）连接。
3.根据权利要求1所述的双金属止推滑动轴承毛坯制备用模具，其特征在于：所述石棉板（3）的中心孔（3-1）的直径≥8mm。
4.根据权利要求1所述的双金属止推滑动轴承毛坯制备用模具，其特征在于：所述石棉板（3）的厚度≥2mm。
5.根据权利要求1所述的双金属止推滑动轴承毛坯制备用模具，其特征在于：钢坯（1）的外周具有环形凸起（1-3），石棉板（3）的外端面S3距离环形凸起（1-3）的中心截面S2的距离d≥10mm。
6.一种如权利要求1~5之一双金属止推滑动轴承毛坯制备用模具的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：制备满足轴承尺寸要求的钢坯（1）、耐高温粘结剂（2）和石棉板（3）；
第二步：将钢坯（1）依次进行除污、除油和除锈处理；
第三步：将第一步处理后的钢坯（1）先浸入水中进行清洁干净，后将钢坯（1）浸入硼酸盐溶液中进行挂盐处理；
第四步：将第三步中进行挂盐处理后的钢坯（1）进行快速烘干；
第五步：将第四步中进行烘干后的钢坯（1）进行保温，钢坯（1）的温度控制在80℃以上；
第六步：将耐高温粘结剂（2）均匀涂覆在石棉板（3）上的钢坯（1）内径尺寸和钢坯（1）外径尺寸形成的环形区域中；
第七步：先将第五步中的钢坯（1）从保温箱中取出，一端朝上置于隔热的平板上，后将第六步中涂覆有耐高温粘结剂（2）的石棉板（3）粘附在钢坯（1）顶部；
第八步：先采用压块压入石棉板（3）上进行压实，再将第七步中的钢坯（1）和粘附在钢坯（1）一端的石棉板（3）的组合体旋转180℃至钢坯（1）的另一端朝上，并置于隔热的平板上；
第九步：将涂覆有耐高温粘结剂（2）的石棉板（3）粘附在第八步中钢坯（1）的另一端，并采用压块压在石棉板（3）上进行压实；
第十步：将第九步中的钢坯（1）、耐高温粘结剂（2）和石棉板（3）的组合体置于烘箱中进行固化。
7.根据权利要求6所述的双金属止推滑动轴承毛坯制备用模具的制备方法，其特征在于：第一步中的耐高温粘结剂（2）为采用1:3～10的甲基纤维素和水调配而成。
8.根据权利要求6所述的双金属止推滑动轴承毛坯制备用模具的制备方法，其特征在于：第三步中的硼酸盐溶液浓度为5%～20%。
9.根据权利要求6所述的双金属止推滑动轴承毛坯制备用模具的制备方法，其特征在于：第十步中的钢坯（1）、耐高温粘结剂（2）和石棉板（3）的组合体固化工艺为在温度超过50℃的烘箱中保温2小时以上。
10.根据权利要求6所述的双金属止推滑动轴承毛坯制备用模具的制备方法，其特征在于：第一步中的耐高温粘结剂（2）为采用1:5～7的甲基纤维素和水调配而成,第十步中的钢坯（1）、耐高温粘结剂（2）和石棉板（3）的组合体固化工艺为温度采用120±40℃保温2~6小时。
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