[发明专利]一种钢铜复合轴套及其制造方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种钢铜复合轴套及其制造方法。

背景技术

铜合金轴套是一个机械滑动部位连接套，要求轴套有足够的抗磨耐磨性能，对于轴套有实际耐磨使用意义的材料只要内孔壁约为1mm厚度的铜合金层，但由于铜合金材料基体较软，容易变形，金加工时无法保证其加工尺寸精度和型位公差要求，所以现在所使用的铜合金轴套的壁厚基本上在轴套外径的8-10%左右，在很大程度上将铜合金材料作为垫背所用。现有很多钢铜复合轴套采用的是公差配合、热胀冷缩的工艺将钢铜材料复合，还有的是采用钢带烧结铜粉后进行弯制拼接。但以上两者都存在不同程度的缺陷，如前者采用公差配合、热胀冷缩工艺复合的产品经长期使用，会导致摩擦热膨胀，使铜套层与钢套层脱离，使用寿命很短且难以保证使用精度。后者由于是弯制成型，固难以保证其要求的使用尺寸公差和型位公差，对整机使用明显造成配合隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种结合牢固的钢铜复合轴套，以及该复合轴套的制造方法。

本发明的技术方案：

钢铜复合轴套，包括作为外圈的钢套和作为内圈的铜合金层，在所述的钢套和铜合金层之间为钢铜分子复合层，所述的铜合金层厚度为2-3mm。

上述钢铜复合轴套的制备方法包括如下步骤：

（1）、钢坯加工，在按要求加工好的钢套的一端焊接一块密封端板，钢套与该密封端板形成桶状；

（2）、对加工后的钢坯进行表面处理，除去钢套内壁的污垢和氧化皮；

（3）、先在钢套内壁及密封端板内侧表面先刷涂水硼砂，再在该桶状的钢套内加入铜合金料和除气料，在钢套的另一端焊接一块带出气孔的出气端板；

（4）、将步骤（3）所得的钢铜套装入熔炼炉内升温熔炼，待炉内温度和钢铜套内温度恒定后，保温，出炉。

（5）、将出炉的钢铜套装入离心铸造机，开机提速至规定转速，在开机提速的同时对钢铜套表面进行强制冷却，至钢套表面发黑若干时间后，关闭冷却和离心铸造机。

（6）、根据产品要求进行后序加工。

进一步地，步骤（1）所述密封端板直径以及步骤（3）所述出气端板外径跟钢套外径一致，在该密封端板和出气端板一侧的外圆周上预设有倒角，密封端板、出气端板在各自的倒角处与钢套焊接。

进一步地，步骤（2）所述表面处理依次包括对钢坯进行酸洗、碱洗中和及淡水清洗。

进一步地，步骤（3）所述除气料为纯木炭。

进一步地，步骤（4）中，熔炼炉加热升温至1200°C±10°C，待炉内温度和钢铜套内温度恒定后，保温15分钟，且加热升温至工件出炉的时间控制在70分钟以内。

进一步地，步骤（5）所述离心机在开机启动后控制在2秒钟内提速至规定速度。

进一步地，步骤（5）所述强制冷却采用27°C以下水雾喷洒，至钢套表面发黑3分钟后关闭。

进一步地，步骤（5）中控制钢铜套的钢套外径的线速度为1000-1150m/s

本发明的钢铜复合轴套，其总体的80%左右采用了钢基材料，20%左右采用了铜合金材料，铜合金层是现有技术铜合金的三分之一左右，从材料方面可以节省约70%的成本，从使用性能方面可以有钢套的强度又有铜合金套的抗磨耐磨性能，结合了两者之优势独显产品的优越性。

由于钢与铜合金的热膨胀系数差距较大，且铜合金必须在高温液态下进行浇注，高温的铜合金在凝固期间的热收缩会很大，本发明优点在于合理运用了铜合金本身的热能，结合了焊接工艺以离心铸造的方式，使两种性能完全不同的材料结合在一起，发挥两者的性能优势，使所制得的钢铜复合轴套性能达到了预期要求，尤其是在开机提速的同时对钢铜套表面进行强制冷却保证钢套与铜合金快速冷却而使两种材料紧密的分子结合。

附图说明

图1是本发明钢铜复合轴套的结构示意图；

图2是钢铜分子复合层的扫描电子显微镜分析报告示意图；

图3是钢套两端分别焊接密封端板以及出气端板后的示意图；

图4是图3侧向剖面结构示意图。

具体实施方式

本发明的实施例1：

本发明的钢铜复合轴套，包括作为外圈的钢套1和作为内圈的铜合金层2，在所述的钢套1和铜合金层2之间为钢铜分子复合层3，所述的铜合金层2厚度为2-3mm。钢铜分子复合层3达到了分子紧密结合，如图2所示。

该钢铜复合轴套通过下述方法制造，其具体制造步骤为：

（1）、钢坯加工，