CN106424666A - 钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明为钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺。在钢基双金属离心浇铸工艺中当封闭的钢筒加温至筒内已装入要浇铸的合金熔点以上并达到需要淬火的温度后，马上旋转做离心浇铸,并按钢基材料的淬火工艺要求做控制的快速冷却，之后打开筒封闭端盖，表面加工后即为浇铸和淬火好的钢基双金属筒产品。该发明免去了单独的淬火工序,节省了能源和工时,提高了生产效率；淬火温度不受被浇铸的金属合金熔点限制，可确保基底金属筒的硬度达到设计要求；离心浇铸和淬火采用基底金属筒在封闭的状态下进行，避免了熔液状的被浇铸合金与冷却介质接触,防止了合金中含有的害重金属析出而造成对冷却液及环境的污染,也保证了合金材料的性能和质量。

Description

钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺
技术领域
本发明涉及一种离心浇铸工艺,尤其涉及钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺。
背景技术
离心浇铸是一种成熟的浇铸工艺，是利用离心力成型空心筒状制品的方法。 离心浇铸可用来制造钢基双金属筒状制品，如专利申请号2016106952267封闭式离心浇铸方法，公开了钢基双金属筒状制品采用离心浇铸方法获得用于制造双金属滑动轴承的钢基双金属筒状制品。在传统离心浇铸工艺里，钢基双金属筒通常是自然冷却或是速度较慢的冷却,筒钢壁的硬度较低。而很多应用都需筒的钢壁硬度不低于一定要求, 比如40 HRC。为了达到钢壁硬度的要求，传统离心浇铸后还需有一道单独的热处理淬火工序， 这就降低了生产效率。 再有如果被浇铸的金属合金熔点比较低的话，还会限制淬火的加热温度， 导致钢壁硬度不能达标。所以，传统离心浇铸工艺的冷却和淬火工序有待改善。
发明内容
本发明的目的是在现有封闭式离心浇铸方法的基础上，结合离心浇铸和热处理工艺，解决传统离心浇铸冷却和淬火工艺具有的上述这些问题。
为了达到上述目的，本发明的一种钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺，其特征依次是：
（1）制备圆形管状的基底金属筒；
（2）用端盖封闭基底金属筒的一端；
（3）把要浇铸的金属或合金在常温下以固态状装入一端封闭的基底金属筒内；
（4）在基底金属筒内充入保护气体；
（5）用端盖封闭基底金属筒的另一端，使得基底金属筒为密闭容器；
（6）加热基底金属筒至内部金属或合金的熔点以上，使基底金属筒内的金属或合金完全融化；
（7）立即按离心浇铸的常规转速、时间，将基底金属筒旋转进行离心浇铸，使融化的金属或合金均匀的附着在基底金属筒的内壁上；
（8）按照基底金属筒材料的淬火温度、冷却速度、冷却用介质的淬火工艺要求，控制基底金属筒的快速冷却，达到淬火的效果；
（9）打开基底金属筒的两端盖；
（10）基底金属筒內、外表面加工后即成为双金属筒产品。
所述基底金属筒的材料是钢。
所述基底金属筒的材料是40号钢或45号钢。
所述浇铸的合金是铜合金。
所述的铜合金为CuSn5Zn5Pb5或CuZn25Al6Fe3Mn3或CuSn12。
所述的淬火温度为730℃至920℃。
所述冷却速度的控制是通过冷却介质与基底金属筒作相对运动来控制的。
所述的冷却用介质为液体冷却介质。
所述液体冷却介质为水基液体或油基液体。
所述快速冷却其所用的时间为5秒钟至1分钟。
所述控制的快速冷却是快速冷却到一设定的温度，该设定的温度为300℃至550℃。
所述的双金属筒产品，经切割成两个或两个以上的双金属短筒产品。
所述的双金属筒产品其外圆上的硬度不低于50 HRC。
在上述钢基双金属离心浇铸工艺中当封闭的钢筒加温至筒内已装入要浇铸的合金熔点以上并达到需要淬火的温度后，马上旋转做离心浇铸, 并按钢基材料的淬火工艺要求做控制的快速冷却，之后打开筒封闭端盖，表面加工后即为浇铸和淬火好的钢基双金属筒产品。
本发明采用离心浇铸快速冷却兼淬火工艺，与传统的离心浇铸和淬火工艺相比，钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺具有下列优点：
1. 本方法除了离心浇铸具有的优点外，其主要免去了单独的淬火工序, 节省了能源和工时, 提高了生产效率；
2. 淬火温度不受被浇铸的金属合金熔点限制，可确保基底金属筒的硬度达到设计要求（如果按单独的离心浇铸后再单独淬火，会出现当加热到钢的淬火温度时，已接近或超过金属合金熔点的温度，就无法对基底金属筒实施淬火加工）；
3. 本离心浇铸和淬火采用基底金属筒在封闭的状态下进行，避免了熔液状的被浇铸合金与冷却介质接触, 特别是水基冷却液的直接接触, 防止了合金中含有的害重金属析出而造成对冷却液及环境的污染, 也保证了合金材料的性能和质量。
附图说明
图1是钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺路线图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的描述。
图1为钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺的工艺路线图。从图中看出，本发明封钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺如下：
（1）制备圆形管状的基底金属筒；
（2）用端盖封闭基底金属筒的一端；
（3）把要浇铸的金属或合金在常温下以固态状装入一端封闭的基底金属筒内；
（4）在基底金属筒内充入保护气体；
（5）用端盖封闭基底金属筒的另一端，使得基底金属筒为密闭容器；
（6）加热基底金属筒至内部金属或合金的熔点以上，使基底金属筒内的金属或合金完全融化；
（7）立即按离心浇铸的常规转速50转/分钟至5000转/分钟、时间，将基底金属筒旋转进行离心浇铸，使融化的金属或合金均匀的附着在基底金属筒的内壁上；
（8）按照基底金属筒材料的淬火温度、冷却速度、冷却用介质的淬火工艺要求，控制基底金属筒的快速冷却，达到淬火的效果；
（9）打开基底金属筒的两端盖；
（10）基底金属筒內、外表面加工后即成为双金属筒产品。
实施例
A.制备內装有浇铸合金的封闭的基底金属筒，其內径55毫米、外径80毫米、长200毫米的40号钢筒, 装入764克重量棒状或粒状的CuSn5Zn5Pb5铜合金, 充入氩气, 用氩弧焊接封住筒两端。
B.用高温炉加热该基底金属筒至1020℃, 高于铜合金的熔点, 也大大高于40号钢约850℃度的淬火温度。
C.做旋转离心浇铸，基底金属筒的转速为720转/分钟。
D. 在基底金属筒继续旋转中，用控制流量的水基冷却液冲击基底金属筒的表面做快速冷却，在30秒钟之内将基底金属筒温度降至摄氏约400度左右，基底金属筒停止旋转,使CuSn5Zn5Pb5铜合金均匀的附着在基底金属筒的内壁上然后自然冷却。
E.用切割机打开基底金属筒的两端盖, 也将附着有铜合金的基底金属筒切成三段, 测试的基底金属筒外圆上的硬度为55 HRC。
F. 最后经过內外表面加工成为三个钢铜合金双金属筒产品。
当然，除了实施例中采用上述牌号的铜合金外，还可以采用其余牌号的铜合金如CuZn25Al6Fe3Mn3、CuSn12等，并不排除使用其他适合的铜合金材料进行离心浇铸。

Claims (13)

1.一种钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺，其特征依次是：
（1）制备圆形管状的基底金属筒；
（2）用端盖封闭基底金属筒的一端；
（3）把要浇铸的金属或合金在常温下以固态状装入一端封闭的基底金属筒内；
（4）在基底金属筒内充入保护气体；
（5）用端盖封闭基底金属筒的另一端，使得基底金属筒为密闭容器；
（6）加热基底金属筒至内部金属或合金的熔点以上，使基底金属筒内的金属或合金完全融化；
（7）立即按离心浇铸的常规转速、时间，将基底金属筒旋转进行离心浇铸，使融化的金属或合金均匀的附着在基底金属筒的内壁上；
（8）按照基底金属筒材料的淬火温度、冷却速度、冷却用介质的淬火工艺要求，控制基底金属筒的快速冷却，达到淬火的效果；
（9）打开基底金属筒的两端盖；
（10）基底金属筒內、外表面加工后即成为双金属筒产品。
2.根据权利要求1所述的钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺，其特征是所述基底金属筒的材料是钢。
3.根据权力要求2所述的钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺, 其特征是所述基底金属筒的材料是40号钢或45号钢。
4.根据权力要求1所述的钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺，其特征是所述浇铸的合金是铜合金。
5.根据权力要求4所述的钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺, 其特征是所述的铜合金为CuSn5Zn5Pb5或CuZn25Al6Fe3Mn3或CuSn12。
6.根据权力要求1所述的钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺, 其特征是所述的淬火温度为730℃至920℃。
7. 根据权力要求1所述的钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺, 其特征是所述冷却速度的控制是通过冷却介质与基底金属筒作相对运动来控制的。
8.根据权力要求7所述的钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺, 其特征是所述的冷却用介质为液体冷却介质。
9.根据权力要求8所述的钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺, 其特征是所述液体冷却介质为水基液体或油基液体。
10.根据权力要求1所述的钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺, 其特征是所述快速冷却其所用的时间为5秒钟至1分钟。
11.根据权力要求1所述的钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺, 其特征是所述控制的快速冷却是快速冷却到一设定的温度，该设定的温度为300℃至550℃。
12.根据权力要求1所述的钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺,其特征是所述的双金属筒产品，经切割成两个或两个以上的双金属短筒产品。
13.根据权力要求1所述的钢基双金属离心浇铸快速冷却兼淬火工艺, 其特征是所述的双金属筒产品其外圆上的硬度不低于40 HRC。
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