CN1817513A - 双金属轴套零件材料的生产方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双金属轴套零件材料的生产方法及其设备，本发明用无缝钢管作金属轴套的钢衬背，经清洁处理后，在设计间隙中放入铜合金粉末，然后将其进行成形烧结，把烧好的钢多孔铜合金双金属零件型管材夹持在卧式摆辗机的弹簧夹头上，用锥体模棒对烧结的多孔铜合金层径向施压摆辗致密，将摆辗致密铜合金后的双金属轴套材料进行第二次烧结制成。实施该方法所用的卧式摆辗机，由机体、夹头箱体、滑动杆、摆头体和蜗轮所组成，摆头轴上的模棒为倒锥体模棒，倒锥体模棒锥度为1.5°～2.5°，倒锥体模棒斜置，倒锥体模棒的轴线与机床轴线的夹角是2°～3°，本发明能使轴套无缝，能提高轴套的机械技术性能，节省金属材料、节省加工工序、节省材料的制造设备、节省轴套加工的工装模具。
Description
技术领域
本发明涉及一种双金属轴套零件材料的生产方法及其专用设备。
背景技术
现有钢-铜合金双金属轴套，工业性的批量制坯工艺有两种：一种是在钢管中浇铸铜合金的整圆结构轴套，零件的刚度和强度较好，不足的是生产工艺复杂，材料浪费太大，制造成本高。
另一种是用烧结双金属板卷制的，有对接卷制和扣形搭接结构的轴套，两种卷制的轴套都有一条接缝。卷制的轴套坯，尽管比浇铸制坯工艺有所改进，但是，在制造双金属材料上所使用的生产设备还是较多、工艺流程长、占地面积大、能耗大，再把它卷制成轴套坯时，对材料还必须经过裁切、预弯曲、卷圆、整形等工序，这样仍然费料、费工时、费模具、增加了加工周期和产品生产成本，而且，冷轧制的铜合金从物理性能上，其相对密度为≤97％，不能作高性能零件使用，再加上它的卷制或扣形搭接处有接缝，这种轴套结构，维持精度差上述问题，都影响轴套的机械性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种双金属轴套零件材料的生产方法及其设备，该方法能使轴套无缝，能提高轴套的机械技术性能，节省金属材料特别是有色金属材料、节省加工工序、节省材料的制造设备、节省轴套加工的工装模具，该设备能有效配合该方法实现上述目的。
为此，本发明由以下步骤构成：
(1)用无缝钢管作金属轴套的钢衬背，先按所制金属轴套的长度和直径选取并横向切割无缝钢管作金属轴套的钢衬背；
(2)再把符合要求的钢衬背内壁进行清洁处理；
(3)在钢衬背内放入工艺性芯轴，在工艺性芯轴与钢管内壁的设计间隙中放入铜合金粉末，然后将其一起送进有保护气氛的烧结炉中进行成形烧结，烧结温度780～880℃，时间10～30分钟，再从钢衬背内取出工艺性芯轴，制成钢多孔铜合金双金属零件型管材；
(4)把烧好的钢多孔铜合金双金属零件型管材夹持在卧式摆辗机的弹簧夹头上，起动旋转弹簧夹头，将管材向摆辗机上摆动的倒锥体模棒进给，由油缸柱塞驱使夹头箱体垂直于机床轴线运动，使零件内壁多孔铜合金层向机床轴线进给，贴靠锥体模棒，以实现锥体模棒对烧结的多孔铜合金层径向施压摆辗致密，弹簧夹头工作转速200～300转/分，工进压力为100～300兆帕；
(5)将摆辗致密铜合金后的双金属轴套材料进行第二次烧结，烧结温度750～850℃，时间10～20分钟，制成双金属轴套材料。
一种实施该方法所用的卧式摆辗机，由机体、夹头箱体、滑动杆、摆头体和蜗轮所组成，摆头轴上的模棒为倒锥体模棒，倒锥体模棒锥度为1.5°～2.5°，倒锥体模棒斜置，倒锥体模棒的轴线与机床轴线的夹角是2°～3°，机体横置，机体一侧设有摆头趋动装置，机体另一侧设有径向给进装置。
本发明的优点是：该方法能使轴套无缝，能提高轴套的机械技术性能，节省金属材料特别是有色金属材料、节省加工工序、节省材料的制造设备、节省轴套加工的工装模具。该设备只需极少量的机加工就可成为装机使用的轴套，能有效配合该方法实现上述目的。该方法制造双金属轴套零件材料的优点还有：(1)结构为整圆，刚度好、维持精度好、便于自动化装配；(2)生产效率高、加工工序少、省去了使用传统烧结双金属板、带材的裁切、卷制所用的模具及工艺装备，使用设备少、占地面积小；(3)材料利用率高，按要求的规格尺寸制作，钢和铜合金的利用率接近百分之百，节材、节能、制造成本低。是一种把钢-铜合金双金属轴套材料型材化，标准化，高效利用金属资源的新材料品种。
附图说明
图1为本发明的卧式摆辗机结构示意图
图2为图1的左视结构示意图
图3为本发明的双金属轴套材料径向摆动辗压示意图
图4为本发明的产品结构示意图
具体实施方案
用无缝钢管作金属轴套的钢衬背，先按所制金属轴套的长度和直径选取并横向切割无缝钢管作金属轴套的钢衬背。再把符合要求的钢衬背内壁进行清洁处理，所述的清洁处理中所使用的清洗液为碱液。将无环境污染的碱液，碱液浓度为3％～6％，置入超产波清洗机中，再置入待清洗的钢衬背清洗即可。而后在钢衬背内放入工艺性芯轴，在工艺性芯轴与钢管内壁的设计间隙中放入铜合金粉末，然后将其一起送进有保护气氛(保护气氛的组成是氮气30％、氢气70％)的烧结炉中进行成形烧结，烧结温度780～880℃，时间10～30分钟，再从钢衬背内取出工艺性芯轴，制成钢-多孔铜合金双金属零件型管材。把烧好的钢-多孔铜合金双金属零件型管材夹持在卧式摆辗机的弹簧夹头上，起动旋转弹簧夹头，将管材向摆辗机上摆动的倒锥体模棒进给，由油缸柱塞驱使夹头箱体垂直于机床轴线运动，使零件内壁多孔铜合金层向机床轴线进给，贴靠锥体模棒，以实现锥体模棒对烧结的多孔铜合金层径向施压摆辗致密，弹簧夹头工作转速200～300转/分，工进压力为100～300兆帕。将摆辗致密铜合金后的双金属轴套材料进行第二次烧结，烧结温度750～850℃，时间10～20分钟，制成双金属轴套材料。
如图1和图2所示，一种实施该方法所用的专用设备-卧式摆辗机，由机体21、夹头箱体4、滑动杆3、摆头体9和蜗轮12所组成。摆头轴8上的模棒为倒锥体模棒7，倒锥体模棒锥度为1.5°～2.5°，倒锥体模棒斜置，倒锥体模棒的轴线与机床轴线的夹角是2°～3°，机体横置，机体一侧设有摆头趋动装置，机体另一侧设有径向给进装置。
所述的摆头趋动装置的摆头体与机体固定，摆头轴的一端固定倒锥体模棒并与摆头体轴接，摆头轴的另一端通过止推轴承13轴接在偏心套11上，偏心套通过轴承10与摆头体轴接，偏心套外侧边固接锅轮一侧面，锅杆19一端齿接锅轮，锅杆另一端与电机输出轮相连。机体上端还设有框架紧固拉杆2，用于加固机体。
所述的径向给进装置的滑动杆与滑道支承板1滑配并位于夹头箱体4的工作台上，滑动杆前端固接弹簧夹头座5后端，弹簧夹头座侧端连接油缸柱塞20，油缸柱塞受油缸内液压油(液压油受控于操作台)控制前后横向移动，实现弹簧夹头的前后横向径给。而利用丝杆原理，位于操作滑台上的小手轮15也可对弹簧夹头的前后横向径给实现微调，为传统技术，故不再累述。夹头箱体下端固接在操作滑台16上，操作滑台位于光杆18和丝杆17上，大手轮14内的齿轮与丝杆齿接，弹簧夹头座内设弹簧夹头6，摇动大手轮可带动操作滑台沿光杆左右移动，实现弹簧夹头的左右纵向径给。
如图3和图4所示，当弹簧夹头内夹持烧好的钢-多孔铜合金双金属零件型管材23时，需对烧结在其内壁上的多孔铜合金层24进行摆碾至密，起动旋转弹簧夹头，将管材向摆辗机上摆动的倒锥体模棒进给，由油缸柱塞驱使夹头箱体垂直于机床轴线运动，使零件内壁多孔铜合金层向机床轴线进给，贴靠锥体模棒，以实现锥体模棒对烧结的多孔铜合金层径向施压摆辗致密，形成带铜合金层22的双金属零件型管材。无缝钢管通常选用低碳冷拨钢管，钢管内表面的处理要求达到无油污的冶金洁净度。铜合金粉末通常可以任意选择，例如：CuPb10Sn10，CuPb23Sn3，CuSn10，CuPb7Sn7Zn3等，铜合金粉末粉末装在设计间隙中，其厚度一般在0.8～2.0毫米。产成品的铜合金层的厚度为0.25～0.5毫米。
Claims (5)
1、一种双金属轴套零件材料的生产方法，其特征在于该生产方法是由以下步骤构成：
(1)用无缝钢管作金属轴套的钢衬背，先按所制金属轴套的长度和直径选取并横向切割无缝钢管作金属轴套的钢衬背；
(2)再把符合要求的钢衬背内壁进行清洁处理；
(3)在钢衬背内放入工艺性芯轴，在工艺性芯轴与钢管内壁的设计间隙中放入铜合金粉末，然后将其一起送进有保护气氛的烧结炉中进行成形烧结，烧结温度780～880℃，时间10～30分钟，再从钢衬背内取出工艺性芯轴，制成钢多孔铜合金双金属零件型管材；
(4)把烧好的钢多孔铜合金双金属零件型管材夹持在卧式摆辗机的弹簧夹头上，起动旋转弹簧夹头，将管材向摆辗机上摆动的倒锥体模棒进给，由油缸柱塞驱使夹头箱体垂直于机床轴线运动，使零件内壁多孔铜合金层向机床轴线进给，贴靠锥体模棒，以实现锥体模棒对烧结的多孔铜合金层径向施压摆辗致密，弹簧夹头工作转速200～300转/分，工进压力为100～300兆帕；
(5)将摆辗致密铜合金后的双金属轴套材料进行第二次烧结，烧结温度750～850℃，时间10～20分钟，制成双金属轴套材料。
2、按权利要求1所述的一种双金属轴套零件材料的生产方法，其特征在于：所述的清洁处理中所使用的清洗液为碱液。
3、一种实施该方法所用的卧式摆辗机，由机体、夹头箱体、滑动杆、摆头体和蜗轮所组成，其特征在于：摆头轴上的模棒为倒锥体模棒，倒锥体模棒锥度为1.5°～2.5°，倒锥体模棒斜置，倒锥体模棒的轴线与机床轴线的夹角是2°～3°，机体横置，机体一侧设有摆头趋动装置，机体另一侧设有径向给进装置。
4、按权利要求3所述的卧式摆辗机，其特征在于：所述的摆头趋动装置的摆头体与机体固定，摆头轴的一端固定倒锥体模棒并与摆头体轴接，摆头轴的另一端通过止推轴承轴接在偏心套上，偏心套通过轴承与摆头体轴接，偏心套外侧边固接锅轮一侧面，锅杆一端齿接锅轮，锅杆另一端与电机输出轮相连。
5、按权利要求3所述的卧式摆辗机，其特征在于：所述的径向给进装置的滑动杆与滑道支承板滑配，滑动杆前端固接弹簧夹头座后端，弹簧夹头座侧端连接油缸柱塞，夹头箱体下端固接在操作滑台上，操作滑台位于光杆和丝杆上，大手轮内的齿轮与丝杆齿接，弹簧夹头座内设弹簧夹头。
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