CN105508430B

CN105508430B - 一种预混减磨颗粒式轴瓦及其加工方法

Info

Publication number: CN105508430B
Application number: CN201410496012.8A
Authority: CN
Inventors: 孙雪迎; 丁楠; 张艳青; 贺燕铭; 田安民; 马童立; 李红强; 周启顺
Original assignee: BAIC Motor Powertrain Co Ltd
Current assignee: BAIC Motor Powertrain Co Ltd
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2018-07-13
Anticipated expiration: 2034-09-24
Also published as: CN105508430A

Abstract

本发明提供了一种预混减磨颗粒式轴瓦及其加工方法，该加工方法包括如下步骤：将预设量的目标粒度的石墨颗粒添加到金属溶液中，并利用超声波对添加了石墨颗粒的金属溶液进行处理，使石墨颗粒在金属溶液中混合均匀；将混合均匀的金属溶液进行连铸连轧，形成金属片结构；将钢板和形成的金属片结构固定成为一体，并冲压形成轴瓦毛坯；对轴瓦毛坯的表面进行精加工，得到轴瓦成品。本发明的预混减磨颗粒式轴瓦的加工方法，通过预混减磨颗粒的方法取代原位生成颗粒方法，避免了原位生成颗粒法带来的合金元素对基体材料嵌入性、韧性、塑性等性能的削弱作用，且石墨颗粒直接镶嵌在合金中，使得通过本方法加工的轴瓦有着更好的结合强度和分散性。

Description

一种预混减磨颗粒式轴瓦及其加工方法

技术领域

本发明涉及汽车零部件技术领域，尤其涉及一种预混减磨颗粒式轴瓦及其加工方法。

背景技术

轴瓦是汽车发动机上的重要零部件，轴瓦与传动轴轴颈共同构成摩擦副的表面，起到润滑摩擦副表面，降低摩擦、防止咬合以及传递摩擦热量的作用。然而，现用轴瓦，通过对基层金属进行合金化，以在基层金属中生成原位硬质颗粒，使得所添加的合金化元素如铜，除了能形成第二相硬质颗粒外，还有一部分溶于基体中，对基体的性能带来不确定性影响，如铜、硅等溶于基体形成固溶体会消弱基体的塑性，使基体的嵌入性被削弱。

因此，有必要提供一种预混减磨颗粒式轴瓦及其加工方法，使得通过该方法在不消弱基体嵌入性的前提下增强基体的强度，且加工成的轴瓦有着更好的结合强度、分散性和导热性。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种预混减磨颗粒式轴瓦及其加工方法，能够通过该加工方法获得添加了预设量的目标粒度的石墨颗粒的轴瓦，避免了原位生成颗粒法带来的合金元素对基体材料嵌入性、韧性、塑性等性能的削弱作用。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

依据本发明的一个方面，提供了一种预混减磨颗粒式轴瓦的加工方法，包括：将预设量的目标粒度的石墨颗粒添加到金属溶液中，并利用超声波对添加了所述石墨颗粒的金属溶液进行处理，使石墨颗粒在金属溶液中混合均匀；

将混合均匀的所述金属溶液进行连铸连轧，形成金属片结构；

将钢板和形成的金属片结构固定成为一体，并冲压形成轴瓦毛坯；

对所述轴瓦毛坯的表面进行精加工，得到轴瓦成品。

其中，所述石墨颗粒的预设量和目标粒度与所述轴瓦的工作环境和负载条件相匹配。

其中，当摩擦副承受的压力为1bar-5bar时，所述目标粒度设定为颗粒度：0.1mm；分散度：25n/mm²；

当摩擦副承受的压力为6bar-10bar时，所述目标粒度设定为颗粒度：0.05mm；分散度：100n/mm²；

当摩擦副承受的压力为11bar-15bar时，所述目标粒度设定为颗粒度：0.01mm；分散度：100n/mm²；

当摩擦副承受的压力为16bar-20bar时，所述目标粒度设定为颗粒度：0.005mm；分散度：10000n/mm²。

其中，所述金属溶液为铝合金熔炼后的金属溶液，且所述铝合金的成分按重量百分比计为：硅0.25％，铜1％-5％，锰0.01％-0.03％，镁0.01％-0.03％，铬0.15-0.25％，锌0.02％-0.05％，钛0.05％-0.1％，其余为铝。

其中，所述将钢板和形成的金属片结构固定成为一体之前，所述方法还包括：

清洗掉所述钢板表层的氧化皮。

其中，所述将所述钢板和形成的金属片结构固定成为一体的步骤，具体为：

将所述钢板和形成的金属片结构通过轧制过程焊合为一体。

依据本发明的另一个方面，提供了一种预混减磨颗粒式轴瓦，包括：工作层和底层，所述工作层和底层固定成为一体；

所述工作层为添加了预设量目标粒度的石墨颗粒的金属溶液通过连铸连轧形成的金属片结构；所述底层为钢板。

其中，所述工作层和底层通过轧制过程焊合为一体。

其中，所述金属片结构是利用超声波将添加了所述石墨颗粒的金属溶液混合均匀后，对所述金属溶液进行连铸连轧形成的。

本发明的有益效果是：

本发明实施例的预混减磨颗粒式轴瓦的加工方法，在金属溶液中混合预设量的目标粒度的石墨颗粒，并利用超声波对该混合了石墨颗粒的金属溶液进行处理，使得石墨颗粒均匀混合在金属溶液中，而当对该金属溶液连铸连轧后，则形成了金属片结构，该金属片结构即为轴瓦的工作层，而轴瓦的底层为一钢板；当将该钢板与金属片结构固定成为一体，并冲压后，则得到了轴瓦毛坯，对轴瓦毛坯精加工后则可得到轴瓦成品。该预混减磨颗粒式轴瓦的加工方法，通过预混减磨颗粒的方法取代原位生成颗粒方法，避免了原位生成颗粒法带来的合金元素对基体材料嵌入性、韧性、塑性等性能的削弱作用。

具体地，一般的金属溶液为铝合金溶液，所以当石墨颗粒与金属溶液均匀混合后，石墨原子与铝合金溶液中的钛元素(Ti)反应生成碳化钛(TiC)颗粒，有助于细化铝(Al)基体的晶粒，使Al基体具有更高的韧性，在不消弱基体嵌入性的前提下增强了基体的强度。

附图说明

图1表示本发明实施例的预混减磨颗粒式轴瓦的加工方法流程示意图；

图2表示铝中的Ti与部分石墨反应生成的TiC作为细化铝晶粒核心形貌的电镜图片；以及

图3表示TiC为核心形成的铝晶粒的电镜图片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。

实施例一

本发明实施例的预混减磨颗粒式轴瓦的加工方法，在金属溶液中混合预设量的目标粒度的石墨颗粒，并利用超声波对该混合了石墨颗粒的金属溶液进行处理，使得石墨颗粒均匀混合在金属溶液中，而当对该金属溶液连铸连轧后，则形成了金属片结构，该金属片结构即为轴瓦的工作层，而轴瓦的底层为一钢板；当将该钢板与金属片结构固定成为一体，并冲压后，则得到了轴瓦毛坯，对轴瓦毛坯精加工后则可得到轴瓦成品。

如图1所示，为本发明实施例的预混减磨颗粒式轴瓦的加工方法流程示意图，该方法包括：

步骤S11、将预设量的目标粒度的石墨颗粒添加到金属溶液中，并利用超声波对添加了所述石墨颗粒的金属溶液进行处理，使石墨颗粒在金属溶液中混合均匀。

本发明实施例的预混减磨颗粒式轴瓦的加工方法，将预设量的目标粒度的石墨颗粒添加到金属溶液中，并利用超声波将其混合均匀。其中金属溶液一般为铝合金熔炼后的溶液，而当将石墨颗粒添加到该金属溶液中后，石墨原子与铝合金溶液中的Ti反应生成TiC颗粒，有助于细化Al基体的晶粒，使Al基体具有更高的韧性，在不消弱基体嵌入性的前提下增强了基体的强度。

可选地，所述石墨颗粒的预设量和目标粒度与所述轴瓦的工作环境和负载条件相匹配。轴瓦的工作环境和负载会有所不同，所以为了使得在特定环境中工作的轴瓦的工作效果更佳，可以通过理论计算优化而确定所需要添加的石墨颗粒的预设量和目标粒度，所以本发明实施例的预混减磨颗粒式轴瓦的加工方法对石墨颗粒的粒度控制性效果良好。

步骤S13、将混合均匀的所述金属溶液进行连铸连轧，形成金属片结构。

其中，连铸连轧将铸造和轧制两种工艺结合起来，相比于传统的先铸造出钢坯后经加热炉加热再进行轧制的工艺，具有简化工艺、改善劳动条件、增加金属收得率、节约能源、提高连铸坯质量、便于实现机械化和自动化的优点，而本发明实施例的加工方法中，该金属溶液进行连铸连轧后形成的金属片结构作为了成品轴瓦的工作层。

步骤S17、将钢板和形成的金属片结构固定成为一体，并冲压形成轴瓦毛坯。

其中，钢板可为碳钢或者其他合金结构钢，而轴瓦毛坯即为具有初步的形状和尺寸的轴瓦，该轴瓦毛坯与成品轴瓦相比在表面及精确尺寸上还仍需进一步精加工。

可选地，所述将所述钢板和形成的金属片结构固定成为一体的步骤，具体为：将所述钢板和形成的金属片结构通过轧制过程焊合为一体，使得钢板与金属片结构之间不会轻易被剥离，增加了该方法加工的轴瓦结构的稳固性。当然，可以理解的是，将钢板与金属片结构固定为一体的方法并不限于此一种。

步骤S19、所述轴瓦毛坯的表面进行精加工，得到轴瓦成品。将轴瓦毛坯按照成品轴瓦的尺寸和表面光滑程度的要求进行精确的加工处理，才能得到轴瓦成品。

可选地，当钢板表层存在氧化皮时，在步骤S17之前，本发明实施例的预混减磨颗粒式轴瓦的加工方法，还包括步骤S15、清洗掉所述钢板表层的氧化皮，从而提高钢板与金属片结构工作层的结合能力。

实施例二

可选地，所述工作层和底层通过轧制过程焊合为一体。

本发明实施例的预混减磨颗粒式轴瓦，仅包括工作层和底层两层，结构更简洁，且工作层和底层通过轧制过程焊合为一体，使得层与层之间剥离失效的概率更小，且装配完毕后工作层与转动轴的轴颈相配合形成摩擦副表面，底层与轴承孔内侧贴合起到对摩擦副的固定和支撑作用。工作层具有良好的塑性和韧性，对摩擦表面具有优异的适应性能，对卷入摩擦副的一些硬质颗粒具有良好的嵌入性，避免了颗粒对轴颈的划伤，降低摩擦副的破坏几率。

可选地，所述金属片结构是利用超声波将添加了所述石墨颗粒的金属溶液混合均匀后，对所述金属溶液进行连铸连轧形成的。

可选地，所述石墨颗粒的预设量和目标粒度与所述轴瓦的工作环境和负载条件相匹配。

具体地，石墨颗粒的目标粒度的设定，优选地，

当摩擦副承受的压力为1bar-5bar时，目标粒度设定为颗粒度：0.1mm；分散度：25n/mm²；

当摩擦副承受的压力为6bar-10bar时，目标粒度设定为颗粒度：0.05mm；分散度：100n/mm²；

当摩擦副承受的压力为11bar-15bar时，目标粒度设定为颗粒度：0.01mm；分散度：100n/mm²；

当摩擦副承受的压力为16bar-20bar时，目标粒度设定为颗粒度：0.005mm；分散度：10000n/mm²。

其中，由于工作层为添加了预设量目标粒度的石墨颗粒的金属溶液通过连铸连轧形成的金属片结构，且该金属溶液一般为铝合金溶液，则部分石墨原子在熔炼过程中与Al液中的Ti元素反应生成TiC颗粒(如图2所示)，而以该TiC颗粒为核心又可形成铝晶粒，其形成的铝晶粒如图3所示。该TiC颗粒有助于细化Al基体的晶粒，使Al基体具有更高的韧性，在不消弱基体嵌入性的前提下增强了基体的强度。

优选地，Al基体中各成分的含量按重量百分比计为：硅0.25％，铜1％-5％，锰0.01％-0.03％，镁0.01％-0.03％，铬0.15-0.25％，锌0.02％-0.05％，钛0.05％-0.1％，其余为铝。

此外，在严苛条件下本发明实施例的预混减磨颗粒式轴瓦具有传统原位生成颗粒轴瓦所不具有的自润滑功能。当润滑系统发生故障导致机油压力不足时，传统轴瓦由于失去了油膜的润滑功能会产生抱轴或者烧轴瓦现象，而本发明实施例的预混减磨颗粒式轴瓦由于在工作层内混合了具有自润滑功能的石墨，所以即使在油压不足，油膜不能完整建立的严苛条件下也能利用石墨颗粒的润滑作用进行润滑，保证摩擦副在短时间的故障条件下不被破坏。

又由于石墨颗粒具有良好的导热性，所以在干摩擦或边界摩擦的环境中能够及时把摩擦副产生的热量散发出去，防止因摩擦副温度升高带来的材料软化导致的粘合或抱轴现象发生。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种预混减磨颗粒式轴瓦的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

将预设量的目标粒度的石墨颗粒添加到金属溶液中，并利用超声波对添加了所述石墨颗粒的金属溶液进行处理，使石墨颗粒在金属溶液中混合均匀；

对所述轴瓦毛坯的表面进行精加工，得到轴瓦成品；所述石墨颗粒的预设量和目标粒度与所述轴瓦的工作环境和负载条件相匹配；

当摩擦副承受的压力为1bar-5bar时，所述目标粒度设定为颗粒度：0.1mm；分散度：25n/mm²；

2.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述金属溶液为铝合金熔炼后的金属溶液，且所述铝合金的成分按重量百分比计为：硅0.25％，铜1％-5％，锰0.01％-0.03％，镁0.01％-0.03％，铬0.15-0.25％，锌0.02％-0.05％，钛0.05％-0.1％，其余为铝。

3.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述将钢板和形成的金属片结构固定成为一体之前，所述方法还包括：

清洗掉所述钢板表层的氧化皮。

4.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述将所述钢板和形成的金属片结构固定成为一体的步骤，具体为：

将所述钢板和形成的金属片结构通过轧制过程焊合为一体。

5.一种预混减磨颗粒式轴瓦，其特征在于，包括：工作层和底层，所述工作层和底层固定成为一体；

所述工作层为添加了预设量目标粒度的石墨颗粒的金属溶液通过连铸连轧形成的金属片结构；所述底层为钢板；

所述石墨颗粒的预设量和目标粒度与所述轴瓦的工作环境和负载条件相匹配；

6.如权利要求5所述的预混减磨颗粒式轴瓦，其特征在于，所述工作层和底层通过轧制过程焊合为一体。

7.如权利要求5所述的预混减磨颗粒式轴瓦，其特征在于，所述金属溶液为铝合金熔炼后的金属溶液，且所述铝合金的成分按重量百分比计为：硅0.25％，铜1％-5％，锰0.01％-0.03％，镁0.01％-0.03％，铬0.15-0.25％，锌0.02％-0.05％，钛0.05％-0.1％，其余为铝。

8.如权利要求5所述的预混减磨颗粒式轴瓦，其特征在于，所述金属片结构是利用超声波将添加了所述石墨颗粒的金属溶液混合均匀后，对所述金属溶液进行连铸连轧形成的。