CN110227809B - 一种锡基轴承合金的离心铸造工艺 - Google Patents

Abstract

一种锡基轴承合金的离心铸造工艺，分别准备一炉锡液和巴氏合金液，锡在300℃～380℃进行熔炼，锡基巴氏合金在440℃～460℃进行熔炼；浇注用基体在热处理、机械加工、吹砂、表面镀铜；基体在浇注巴氏合金前经过前处理，前处理包括预热、水洗、挂锡；完成前处理的基体迅速装夹入离心浇注机夹具中，开启离心机并快速浇注；基体与夹具组合成的铸型按预定转速旋转5min后停止旋转，取出轴承合金毛坯；轴承合金毛坯缓冷至室温。本发明生产的轴承合金成品缝隙缺陷或夹渣缺陷的不良率总体控制在5%以内，轴承合金质量接近零缺陷。本发明可以制造出组织致密，无缝隙、气孔、夹渣缺陷的锡基轴承合金，提高了锡基轴承合金的成品率和生产率。

Description

一种锡基轴承合金的离心铸造工艺

技术领域

本发明涉及一种锡基轴承合金的离心铸造工艺，具体为一种适用于生产产品类型为内径小于60mm的锡基轴承合金的工艺。

背景技术

当前，国内外虽已有石墨轴承、空气轴承等新型轴承问世，但巴氏合金作为一种性能优良、多方使用、久经实践检验的减摩合金，仍在民用汽轮机、航空等领域有着广泛应用，其中，锡基巴氏合金因质地软且强度低，通常将其浇注在低碳钢背衬上(基体内孔中)，用于制造锡基轴承合金（即双金属合金）。锡基轴承合金离心浇注工艺的各种版本常见于铸造手册和专业期刊，但事实上，制造出满足客户要求（尤其是军工客户）的高质量轴承合金绝非易事。技术人员如果不能充分掌握轴承合金离心铸造工艺的要领，在成批和大量生产轴承合金时，气孔、缝隙等铸造缺陷就容易频发，造成有色金属的大量浪费和成本损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种锡基轴承合金的离心铸造工艺，制造出组织致密，无缝隙、气孔、夹渣缺陷的锡基轴承合金，提高锡基轴承合金的成品率和生产率，最终制造出符合客户要求的高质量轴承合金。

本发明通过以下离心铸造工艺获取高质量的锡基轴承合金。

1）在锡锭熔炼用坩埚内装锡锭，锡在300℃～380℃进行熔炼，得到锡熔液；

2）在锡基巴氏合金锭熔炼用坩埚内装锡基巴氏合金锭，锡基巴氏合金在440℃～460℃进行熔炼，得到锡基巴氏合金熔液；

3）浇注用基体在热处理、机械加工、吹砂后，基体进行表面处理镀铜；

4）基体在浇注锡基巴氏合金熔液前经过前处理，前处理包括预热、水洗、挂锡；

5）完成前处理的基体迅速装夹入离心浇注机夹具中，开启离心机并快速将锡基巴氏合金熔液浇入基体内孔中；

6）基体（基体为内孔待浇注巴氏合金熔液的低碳钢零件）与夹具组合成的铸型（铸型为基体与夹具所组成的组合体）按预定转速旋转5min后停止旋转，取出锡基轴承合金毛坯；

7）锡基轴承合金毛坯缓冷至室温。

本发明工序1）中，由设备自动控温，保证锡锭熔化成锡熔液，锡熔液氧化烧损少。

本发明工序2）中，由设备自动控温，保证锡基巴氏合金锭熔化成锡基巴氏合金熔液，锡基巴氏合金熔液氧化烧损少。

本发明工序3）为浇注用基体准备过程，经准备完成浇注用基体的机加成形和材料强化。

本发明工序4）为浇注用基体准备过程，经准备过程，完成浇注用基体的成型和材料强化，工序4）中，所述的预热，预热温度120℃～150℃，保温2小时；所述的水洗为将基体表面用饱和氯化锌水溶液清洗，水洗时间控制30秒以内；所述的挂锡为将表面吸附着有饱和氯化锌水溶液的基体整体浸没入工序1）制得的锡熔液中，至锡熔液液面停止冒泡后将基体取出。

本发明所述工序5）、工序6）中：在进行浇注前，充分搅拌坩埚内的锡基巴氏合金熔液，用撇渣勺扒净坩埚内夹渣；在铸型开始旋转后，向基体内孔浇注锡基巴氏合金熔液，浇注时锡基巴氏合金熔液要连续不断并且均匀快速地流入基体内孔，从开始浇注到浇注结束所用时间不大于4s, 避免卷入空气和减少氧化，离心机线速度为2.6m/s～3.2m/s。

本发明工序7）中，将制得的锡基轴承合金毛坯置入烘箱中，并于120℃～150℃保温1小时后，自然缓冷至室温；工序7）为轴承合金毛坯后处理过程，通过保温过程，防止锡基轴承合金毛坯因外界温度骤然突变导致锡基巴氏合金离壳。

制造出组织致密，无缝隙、气孔、夹渣缺陷的锡基轴承合金，提高锡基轴承合金的成品率和生产率，最终制造出符合客户要求的高质量轴承合金。

按本发明工艺可制造出锡基轴承合金毛坯(基体与凝固后的巴氏合金层的组合体)，毛坯在机械加工后，轴承合金成品缝隙缺陷或夹渣缺陷的不良率总体控制在5%以内，轴承合金质量接近零缺陷。本发明可以制造出组织致密，无缝隙、气孔、夹渣缺陷的锡基轴承合金，提高了锡基轴承合金的成品率和生产率。锡锭和锡基巴氏合金锭均可采用成熟的商品化铸锭，以减少化料铸锭所需耗费的人力、时间、精力，在缩短生产周期的同时可简化整体工序。

附图说明

图1是本发明的离心铸造工艺示意图；

图2是低碳钢毛坯示意图；

图3是浇注用基体示意图；

图4是浇注用基体离心状态图；

图5是浇注用基体浇注状态图；

图6是轴承合金毛坯示意图。

附图中，1、低碳钢毛坯；2、浇注用基体；3、锡基巴氏合金液；4、凝固后的巴氏合金层。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明的实施作进一步详述。

(1)按需称重锡锭，在锡锭熔炼用坩埚内装锡锭。锡在300℃～380℃进行熔炼。准备一炉合格锡液待浇。

(2)按需称重锡基巴氏合金锭，在锡基巴氏合金锭熔炼用坩埚内装锡基巴氏合金锭。锡基巴氏合金在440℃～460℃进行熔炼。准备一炉合格锡基巴氏合金液待浇。

(3)低碳钢毛坯1（即低碳钢背衬）按其材料设计要求进行热处理。

(4)低碳钢毛坯1经机械加工达图纸要求，制备浇注用基体2。

(5)浇注用基体2进行整体吹砂，吹砂压力0.4～0.6MPa，石英砂的目数20/40。

(6)浇注用基体2进行表面处理镀铜，镀铜层厚度参考图纸要求，镀铜层不允许有鼓泡、起皮、着色不均、针眼等不合格现象。

(7)将浇注用基体2置入烘箱中，预热温度120℃～150℃，保温2小时。

(8)浇注用基体2先用饱和氯化锌水溶液水洗，浇注用基体进行挂锡前，

充分搅拌坩埚内的锡熔液，用撇渣勺扒净坩埚内夹渣，然后进行挂锡操作，保证基体附着锡衣光亮如镜，锡珠自由滚动为挂锡合格标准。

(9)每浇注一件产品前，充分搅拌坩埚内的锡基巴氏合金熔液，以防止锡基巴氏合金熔液中漂浮的固态相成分偏析，用撇渣勺扒净坩埚内夹渣。

(10)将挂锡后的浇注用基体2迅速装夹入离心浇注机夹具，启动离心机，

铸型开始旋转。浇注用基体2离心状态见图4所示。

(11)锡基巴氏合金浇注温度为420℃～460℃，锡基巴氏合金在进行浇注前，充分搅拌坩埚内的锡基巴氏合金液3，用撇渣勺扒净坩埚内夹渣。在铸型开始旋转后，向基体内孔浇注锡基巴氏合金液3，浇注时金属熔液要连续不断并且均匀快速地流入基体内孔，从开始浇注到浇注结束所用时间不大于4s, 避免卷入空气和减少氧化，离心机线速度为2.6m/s～3.2m/s，基体与夹具组合成的铸型旋转5min。浇注用基体浇注状态见图5所示。

(12)每件浇注结束后，将制得的轴承合金毛坯见图6所示(浇注用基体2与凝固后的巴氏合金层4的组合体)置入烘箱中，并于120℃～150℃保温1小时后，自然缓冷至室温，以减小锡基巴氏合金层因内外温差骤降导致的离壳倾向。

以上所述，仅是本发明的具体工艺路线和工艺步骤，对本发明未作任何形式上的限制，任何从事锡基轴承合金生产的技术工作者和管理者，均可因地制宜地在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术原理，对以上发明所作的任何参数修改、路线调整、步骤变更等，均仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种锡基轴承合金的离心铸造工艺，其特征包括以下工序：

1）在锡锭熔炼用坩埚内装锡锭，锡在300℃～380℃进行熔炼，得到锡熔液；

2）在锡基巴氏合金锭熔炼用坩埚内装锡基巴氏合金锭，锡基巴氏合金在440℃～460℃进行熔炼，得到锡基巴氏合金熔液；

3）浇注用基体在热处理、机械加工、吹砂后，基体进行表面处理镀铜；所述基体为内孔待浇注巴氏合金熔液的低碳钢零件；所述基体内径小于60mm；

4）基体在浇注锡基巴氏合金熔液前经过前处理，前处理包括预热、水洗、挂锡；

5）完成前处理的基体迅速装夹入离心浇注机夹具中，开启离心机并快速将锡基巴氏合金熔液浇入基体内孔中；

6）基体与夹具组合成的铸型按预定转速旋转5min后停止旋转，取出锡基轴承合金毛坯；

7）锡基轴承合金毛坯缓冷至室温；

所述工序5）、工序6）中：在进行浇注前，充分搅拌坩埚内的锡基巴氏合金熔液，用撇渣勺扒净坩埚内夹渣；在铸型开始旋转后，向基体内孔浇注锡基巴氏合金熔液，浇注时锡基巴氏合金熔液要连续不断并且均匀快速地流入基体内孔，从开始浇注到浇注结束所用时间不大于4s, 避免卷入空气和减少氧化，离心机线速度为2.6m/s～3.2m/s。

2.根据权利要求1所述的锡基轴承合金的离心铸造工艺，其特征在于：所述工序4）中，所述的预热，预热温度120℃～150℃，保温2小时；所述的水洗为将基体表面用饱和氯化锌水溶液清洗，水洗时间控制30秒以内；所述的挂锡为将表面吸附着有饱和氯化锌水溶液的基体整体浸没入工序1）制得的锡熔液中，至锡熔液液面停止冒泡后将基体取出。

3.根据权利要求1所述的锡基轴承合金的离心铸造工艺，其特征在于：所述工序7）中，将制得的锡基轴承合金毛坯置入烘箱中，并于120℃～150℃保温1小时后，自然缓冷至室温。

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