CN104070154B - 双金属径向止推滑动轴承毛坯制备用装置及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双金属径向止推滑动轴承毛坯制备用装置及其制备方法，装置包括芯棒、钢坯、石墨砖、耐火砖及感应加热器；方法包括：将固定后的芯棒和钢坯进行除污、除油和除锈处理，并烘干；开启感应加热器的电源，将钢坯进行预热至一定温度200～500℃后停止加热；将直径为0.5mm～3mm的铜合金颗粒和辅料置于芯棒和钢坯形成的间隙中；再次开启感应加热器的电源将合金颗粒熔化，采用细木棒对合金液进行搅拌，并进行除渣和除气后关闭感应加热器的电源；将芯棒、钢坯和合金液的组合体置于冷却池中冷却至室温。本发明制备的轴承毛坯，钢背和合金层的结合性能较高，成分偏析、气孔和夹渣缺陷少，且操作工艺简单，生产效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备铸造毛坯用装置和方法，尤其是双金属轴承毛坯的制备装置和方法。
背景技术
双金属滑动轴承毛坯使用离心铸造工艺生产能较好保证双金属层间的结合强度，但双金属径向止推滑动轴承毛坯因各部位的直径相差较大，使用常规的离心铸造工艺难以保证各部位的性能，而常规的静置浇注法又难以保证结合面的质量，常出现成分偏析、气孔和夹渣缺陷。对于该类产品较常规的方法是采用分2步进行：先是在钢基的轴向或径向表面复合铜合金，再在钢基的另一方向上喷敷、烧结或电镀一层铜合金。很显然，这种分步制作的方法很不方便。同时这种外喷敷的方法所获得的喷敷层与钢背的结合强度不是太好；而如果采用电镀沉积的方法，则不仅费时，而且还污染环境，同时当电镀层超过一定的厚度时，钢基与所覆金属之间的结合强度也不理想。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种结构简单的双金属径向止推滑动轴承毛坯制备用装置。
本发明的第二目的是提供一种能够保证双金属径向止推滑动轴承毛坯的质量，且生产效率高的双金属径向止推滑动轴承毛坯制备方法。
为了实现上述第一目的，本发明的技术方案是：一种双金属径向止推滑动轴承毛坯制备用装置，包括芯棒、钢坯、石墨砖、耐火砖及感应加热器，所述钢坯具有底板、直径较大的上部内腔和直径较小的下部内腔，所述芯棒插在直径较大的上部内腔和直径较小的下部内腔中且固定在钢坯的底板上，芯棒的外周与钢坯的内壁之间形成环形间隙，所述石墨砖置于钢坯底部，所述耐火砖置于石墨砖底部，所述感应加热器围绕在钢坯、石墨砖和耐火砖的外周。
所述芯棒包括圆柱体和上部提手，上部提手与圆柱体固定连接。
所述芯棒的圆柱体与钢坯的上部内腔及下部内腔同轴布置，圆柱体与钢坯的底板通过点焊固定。
所述芯棒的圆柱体的顶部高于钢坯的顶部20mm以上，芯棒的圆柱体的直径小于钢坯的下部内腔的内径3mm～8mm。
所述石墨砖为圆柱形，高度大于30mm，直径大于钢坯的最大外径5mm以上。
所述耐火砖为圆柱形，高度大于50mm，直径大于或等于石墨砖的直径。
所述感应加热器为圆筒形，感应加热器的内径大于耐火砖的外径30mm～50mm，钢坯、石墨砖和耐火砖的高度之和小于感应加热器的高度30mm～50mm。
为了实现上述第二目的，本发明的技术方案是：一种采用上述双金属径向止推滑动轴承毛坯制备用装置的双金属径向止推滑动轴承毛坯制备方法，包括以下步骤：
第一步、将固定后的芯棒和钢坯进行除油、除锈和除污处理，并烘干；
第二步、开启感应加热器的电源，将钢坯进行预热至一定温度200～500℃后停止加热；
第三步、将直径为0.5mm～3mm的铜合金颗粒和辅料置于芯棒和钢坯形成的间隙中；
第四步、再次开启感应加热器的电源将合金颗粒熔化，采用细木棒对合金液进行搅拌，并进行除渣和除气后关闭感应加热器的电源；
第五步，将芯棒、钢坯和合金液的组合体置于冷却池中冷却至室温。
优选地，所述感应加热器的加热功率范围为40KW～80KW。
优选地，所述将芯棒、钢坯和合金液的组合体置于冷却池中进行冷却至室温，所述冷却池中的底部有3个台阶，各台阶的高度差为30～50mm，冷却过程中将所述组合体依次置于从高到底的台阶中冷却。
采用上述结构和方法后，本发明与现有技术相比，结构简单，使用寿命长，可一次成型制得符合要求的双金属径向止推滑动轴承毛坯。石墨砖和感应加热器的联合使用，保证了不同直径部位的加热均匀性，耐火砖的使用避免了底部传热太快，冷却器中的台阶设计以及3次冷却过程保证了合金的顺序凝固，进而保证了合金层间的结合强度，减少了成分偏析、气孔和夹渣等铸造缺陷的产生，且操作工艺简单，生产效率高。
附图说明
以下将结合附图给出的实施例对本发明进行详细描述。
图1是本发明的双金属径向止推滑动轴承毛坯制备用装置的结构示意图；
图2是本发明的双金属径向止推滑动轴承毛坯制备方法中用的冷却池的一种实施例结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种双金属径向止推滑动轴承毛坯制备用装置，包括芯棒1、钢坯3、石墨砖4、耐火砖5及感应加热器6，所述钢坯3具有底板3-1、直径较大的上部内腔3-3和直径较小的下部内腔3-2，所述芯棒1插在直径较大的上部内腔3-3和直径较小的下部内腔3-2中且固定在钢坯3的底板3-1上，芯棒1的外周与钢坯3的内壁之间形成环形间隙2，所述石墨砖4置于钢坯3底部，所述耐火砖5置于石墨砖4底部，所述感应加热器6围绕在钢坯3、石墨砖4和耐火砖5的外周。
如图1所示，所述芯棒1包括圆柱体1-1和上部提手1-2，上部提手1-2与圆柱体1-1固定连接。
如图1所示，所述芯棒1的圆柱体1-1与钢坯3的上部内腔3-3及下部内腔3-2同轴布置，圆柱体1-1与钢坯3的底板3-1通过点焊固定。
如图1所示，所述芯棒1的圆柱体1-1的顶部高于钢坯3的顶部20mm以上，芯棒1的圆柱体1-1的直径小于钢坯3的下部内腔3-2的内径3mm～8mm。
如图1所示，所述石墨砖4为圆柱形，高度大于30mm，直径大于钢坯3的最大外径5mm以上。
如图1所示，所述耐火砖5为圆柱形，高度大于50mm，直径大于或等于石墨砖4的直径。
如图1所示，所述感应加热器6为圆筒形，感应加热器6的内径大于耐火砖5的外径30mm～50mm，钢坯3、石墨砖4和耐火砖5的高度之和小于感应加热器6的高度30mm～50mm。
如图1、2所示，本发明的一种采用上述双金属径向止推滑动轴承毛坯制备用装置的双金属径向止推滑动轴承毛坯制备方法，包括以下步骤：
第一步、将固定后的芯棒1和钢坯3进行除油、除锈和除污处理，并烘干；
第二步、开启感应加热器6的电源，将钢坯3进行预热至一定温度200～500℃后停止加热；
第三步、将直径为0.5mm～3mm的铜合金颗粒和辅料置于芯棒1和钢坯3形成的间隙2中；
第四步、再次开启感应加热器6的电源将合金颗粒熔化，采用细木棒对合金液进行搅拌，并进行除渣和除气后关闭感应加热器6的电源；
第五步，将芯棒1、钢坯3和合金液的组合体置于冷却池7中冷却至室温。
优选地，所述感应加热器6的加热功率范围为40KW～80KW。
优选地，所述将芯棒1、钢坯3和合金液的组合体置于冷却池7中进行冷却至室温，所述冷却池7中的底部有3个台阶7-1，各台阶7-1的高度差为30～50mm，冷却过程中将所述组合体依次置于从高到底的台阶（7-1）中冷却。
例如：在制备最大直径为60mm，高度为70mm的双金属径向止推滑动轴承毛坯时，将芯棒1、钢坯3和合金液的组合体置于盛满水的冷却池7中最高台阶冷却25秒，中间台阶冷却30秒，最低的台阶冷却至室温。
Claims (10)
1.一种双金属径向止推滑动轴承毛坯制备用装置，其特征在于：包括芯棒（1）、钢坯（3）、石墨砖（4）、耐火砖（5）及感应加热器（6），所述钢坯（3）具有底板（3-1）、直径较大的上部内腔（3-3）和直径较小的下部内腔（3-2），所述芯棒（1）插在直径较大的上部内腔（3-3）和直径较小的下部内腔（3-2）中且固定在钢坯（3）的底板（3-1）上，芯棒（1）的外周与钢坯（3）的内壁之间形成环形间隙（2），所述石墨砖（4）置于钢坯（3）底部，所述耐火砖（5）置于石墨砖（4）底部，所述感应加热器（6）围绕在钢坯（3）、石墨砖（4）和耐火砖（5）的外周。
2.根据权利要求1所述的双金属径向止推滑动轴承毛坯制备用装置，其特征在于：所述芯棒（1）包括圆柱体（1-1）和上部提手（1-2），上部提手（1-2）与圆柱体（1-1）固定连接。
3.根据权利要求2所述的双金属径向止推滑动轴承毛坯制备用装置，其特征在于：所述芯棒（1）的圆柱体（1-1）与钢坯（3）的上部内腔（3-3）及下部内腔（3-2）同轴布置，圆柱体（1-1）与钢坯（3）的底板（3-1）通过点焊固定。
4.根据权利要求2所述的双金属径向止推滑动轴承毛坯制备用装置，其特征在于：所述芯棒（1）的圆柱体（1-1）的顶部高于钢坯（3）的顶部20mm以上，芯棒（1）的圆柱体（1-1）的直径小于钢坯（3）的下部内腔（3-2）的内径3mm～8mm。
5.根据权利要求1所述的双金属径向止推滑动轴承毛坯制备用装置，其特征在于：所述石墨砖（4）为圆柱形，高度大于30mm，直径大于钢坯（3）的最大外径5mm以上。
6.根据权利要求1所述的双金属径向止推滑动轴承毛坯制备用装置，其特征在于：所述耐火砖（5）为圆柱形，高度大于50mm，直径大于或等于石墨砖（4）的直径。
7.根据权利要求1所述的双金属径向止推滑动轴承毛坯制备用装置，其特征在于：所述感应加热器（6）为圆筒形，感应加热器（6）的内径大于耐火砖（5）的外径30mm～50mm，钢坯（3）、石墨砖（4）和耐火砖（5）的高度之和小于感应加热器（6）的高度30mm～50mm。
8.一种采用权利要求1~7之一所述的双金属径向止推滑动轴承毛坯制备用装置的双金属径向止推滑动轴承毛坯制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步、将固定后的芯棒（1）和钢坯（3）进行除污、除油和除锈处理，并烘干；
第二步、开启感应加热器（6）的电源，将钢坯（3）进行预热至一定温度200～500℃后停止加热；
第三步、将直径为0.5mm～3mm的铜合金颗粒和辅料置于芯棒（1）和钢坯（3）形成的间隙（2）中；
第四步、再次开启感应加热器（6）的电源将合金颗粒熔化，采用细木棒对合金液进行搅拌，并进行除渣和除气后关闭感应加热器（6）的电源；
第五步，将芯棒（1）、钢坯（3）和合金液的组合体置于冷却池（7）中冷却至室温。
9.根据权利要求8所述的双金属径向止推滑动轴承毛坯制备方法，其特征在于：所述感应加热器（6）的加热功率范围为40KW～80KW。
10.根据权利要求8所述的双金属径向止推滑动轴承毛坯制备方法，其特征在于：所述将芯棒（1）、钢坯（3）和合金液的组合体置于冷却池（7）中进行冷却至室温，所述冷却池（7）中的底部有3个台阶（7-1），各台阶（7-1）的高度差为30～50mm，冷却过程中将所述组合体依次置于从高到底的台阶（7-1）中冷却。
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