[发明专利]一种锌铝合金轴承保持架及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及轴承保持架，特别提供了一种锌铝合金超塑成形轴承保持架及其制备方法。

背景技术：

轴承是机械行业主要基础件，全世界每年的总产量接近90亿套，其中的二、三类轴承多采用实体保持架，保持架隔离层(也称过梁)的厚度很薄，通常情况下保持架的受力并不大。目前的轴承保持架通常用铜合金离心铸造或者其它铸造而成的管坯，经内、外圆多次切削，加工端面和铣兜孔最终成型，工艺的材料利用率仅有20％，对于我国这种稀缺铜资源的国家来讲，浪费是巨大的。为此有人提出了一种用液态模锻技术或者叫做挤压铸造的方法制备锌铝合金轴承保持架，过程是将液态锌铝合金注入型腔，靠上下模闭合的作用产生压力，液态锌铝合金在压力下结晶成型，虽然这种方法材料利用率高，但是却避免不了铸造上的夹杂，偏析晶粒粗大，脆性树枝状结晶等缺陷，容易造成废品，产品韧性指标也远远不能满足行业协会规定的标准要求。

发明内容：

本发明提供了一种锌铝合金轴承保持架及其制备方法，该种轴承保持架的机械性能能够满足二、三类轴承的需要，同时制备过程中机械加工量很少，大大提高了材料的利用率。

本发明提供了一种锌铝合金轴承保持架，其特征在于：所述轴承保持架由超塑成形的方法制造，组织呈现连续的流线型结构特征，其流线型与构件形状的走向相一致，具有等轴晶粒，晶粒度≤15μm。

本发明锌铝合金轴承保持架中，所用材料化学成分重量百分比，Al为20～33％，余量的Zn及不可避免的杂质。

本发明所述材料中还可以含有Ti、Mg、Cu之一种或多种，含量分别为Ti 0.2～0.3，Mg 0.1～0.15，Cu 0.5～0.7。

本发明还提供了上述锌铝合金轴承保持架的制备方法，其特征在于：将获得超塑性的管材切成环状坯料放在温度为250～300℃的模具中模压成型，压头运动速度10～150毫米/分，压力0.5～25兆帕，使材料充分形变至填充型腔。

本发明中锌铝合金管超塑性的获得可以有多种方式，如：形变热处理、循环热处理，通过在冶炼过程中加入细化晶粒元素，或者在铸造过程中快速冷却，而使材料本身具有超塑性。

本发明特别涉及将锌铝合金管循环热处理1～4次使材料获得超塑性的方法，固溶温度340～380℃，保温时间10～36小时

本发明利用锌铝合金具有超塑性的特性，首先使锌铝合金在一定的温度下反复固溶、淬火多次，使材料具有极为细小的晶粒组织，从而使合金具有优异的塑性，变形抗力极低，再在一定的温度、速度、压力下模压成型。通过本发明方法获得的锌铝合金轴承保持架具有良好的组织结构，抗张强度与常规标准一致，塑性远远高于铸造态和挤压铸造态，基本上可以满足二、三类轴承的需要。同时本发明操作方法简单，一次成型，几乎不需要太多的机械加工即可得到最终的产品，材料利用率在90％以上。本发明成功地实现了用成本低来源丰富的锌铝合金对铜合金的替代，在人工、材料、能源等方面的节省是显而易见的。

附图说明：

附图1为模压设备示意图。

具体实施方式：

本发明实施例中所用锌铝合金原材料是通过合金熔炼、浇注成锭、挤压成管制得的，合金管在340～380℃温度下，保温时间10～36小时，水淬，反复1～4次，使其获得超塑性；将获得超塑性的锌铝合金管切割成圆环状毛坯加热，放入专门设计的超塑成形模具中，在250～300℃，压头运动速度10～150毫米/分，压力0.1～25兆帕，变形量60～70％的条件下模压成型；模具设计如图2所示，操作步骤是：上压头1上升，与模腔分离，模腔由件2、件4、件7构成，6为底模板，被严格控制温度的保持架毛坯放在模腔内，该模腔已被炉子加热并保持在一恒定的温度范围内，上压头1下降，将毛坯件挤压变形，变形完成后，上压头1抬起，下推板9向上运动，依靠推料杆8将成型的工件3推出模腔，完成一个工件生产全过程。

实施例1

按Al为22％，Zn余量熔炼锌铝合金，浇注成锭、挤压成管，将管在360±10℃温度下，保温时间24小时，水淬，反复3次，使其获得超塑性；将获得超塑性的锌铝合金管切割成圆环状毛坯加热，图1所示超塑成形模具中，在250±10℃，压头运动速度100毫米/分，渐升压力0.5～25兆帕下模压成型，室温力学性能为σ_D＝250Mpa，δ＝18％，HB＝100。

实施例2