[发明专利]减磨轴承复合材料的生产工艺

说明书

本发明涉及一种对金属粉末的烧结，并采用回转冷锻压来压实烧结层的方式，制造包含此金属粉末的复合材料的生产工艺方法，属于用粉末烧结制造机械零件半成品的金属材料成型技术领域。

烧结金属滑动轴承复合材料，其结构是用高强度的钢层为基体衬背或芯片，在钢层上单面或双面牢固地粘接着一薄层减摩的轴承材料。这种复合材料由于负荷能力强，摩擦系数小，耐磨性高和生产的经济性，日益广泛地在许多工业部门中得到应用。用这种板坯经少量的切削加工，可制成各种减摩的机械零件，其中尤以环形、园形的薄衬背或厚衬背的减摩滑动轴承材料及其制品，用途广、用量大。典型零件有：环形的：内燃机里用的止推轴承环、工程机械上主离合器里的分离座片、叶片油泵组件配油盘。园形的：齿轮油泵组件、侧板。园筒形的：柱塞油泵组件、七孔缸体等等。

这种滑动轴承复合材料的生产工艺，目前的现有生产工艺主要有平面浇注法和烧结热轧法。前者是在准备好的槽钢带衬背上浇注一层铜合金做成复合材料的。此方法有色金属耗用量大，工艺流程长，能耗大，技术复杂，只能加工4毫米以下的轴承材料。仅在制造厚度较薄的轴瓦及园形、环形零件时使用该方法。后者可见美国专利4002472的介绍：于还原气氛中和温度1045°F到1600°F范围里，在准备好的钢带上，烧结一层铜合金层，再将复合的钢带于1000°F到1200°F温度下通过轧辊压实，使烧结层基本达到100%理论密度，然后再经第二次烧结和浸铅，增强钢层与烧结层之间的粘结强度。这种方法对减摩层达到理论密度的指标有了明显改进，但热轧工序要求有大型技术复杂的锻压设备，工艺流程长，能耗大。在制造薄衬背环形、园形轴承零件时仍要冲压下料，材料利用率低，往往只有百分之四十左右。而且，零件的直径大小，特别是厚度受到制造工艺的限制，通常直径一般不能大于φ200毫米，厚度不能大于4毫米。

本发明的目的是提供一种平面园形、环形的滑动轴承复合材料坯料的生产工艺，用该方法生产出的园形、环形的复合材料的减摩层密度高，能达到100%的理论密度，端面表面光洁度和厚度尺寸精度高，机械性能好。而且，不要大型锻压设备，消耗能量少，制造成本低，大量节省有色金属，从而显著降低了用这种复合材料加工而成的机械零件的产品成本。

本发明是一种生产平面园形、环形的减摩轴承复合材料坯料的工艺方法，是用高强度的钢层作基体，在钢层上均匀散布一薄层减摩材料粉末，先在还原气氛中，用足能达到粉末的液相烧结和粉末层与钢层之间形成粘结的烧结温度和时间进行予烧结，再对予烧结的复合材料的烧结层进行回转冷锻压，回转冷锻压时，其上锻模轴线与被加工工件的轴线夹角为0°-3°，上锻模回转速度为200-300转/分，压力为200-350兆帕，每个工件加工时，需上模回转10-25圈，同时工件向上移动，通过回转辗压，实现螺旋进给，使烧结层密实，基本达到100%的理论密度，然后进行烧结，进一步增强粉粒之间、粉粒与钢层之间的粘结强度，最后在保护环境中冷却，就可得到单面的复合材料。如果是双面复合材料坯料，可重复上述方法，在没有烧结层的一面钢层上再敷一层减摩材料，得到双面复合材料的坯料。

图1是本发明的工艺流程图。

图2是本发明中回转冷锻工艺的示意图。

图3是本发明的制成品示意图。

下面结合附图对本发明进行详细叙述。

图1说明了本发明的工艺流程：先分别进行钢层和减摩轴承材料粉末的准备，接着将粉末均匀散布在钢层上，并进行予烧结，然后进行回转冷锻压和烧结，最后，经检验合格，将成品复合材料坯料入库。

钢基体层通常选用高强度的碳钢，其厚度应不小于0.75毫米，厚度的上限应小于回转冷锻机中液压柱塞与上锻模的距离，通常为不小于220毫米（此数据乃根据瑞士630T旋转冷锻机设备的规格而定）。钢层结合表面应无锈斑、刮痕、缩孔、分层、麻点和裂纹等缺陷，事先加工至表面光洁度7或7以上，并对结合表面进行机械清洗和在碱液或有机溶剂中进行化学清洗，以除去油脂获得冶金洁净面。

减摩材料粉末包括有多种轴承材料的铜基粉末，例如CuPb24Sn，CuSn7Pb7Zn3和CuPb10Sn10，它们可以是混合粉或予合金粉。减摩材料粉末是用布料装置或工具均匀地散布在钢层上，其厚度一般是0.5～6毫米。

接着，把布好粉末的园形、环形的薄衬背或厚衬背的工件放进有氢气或分解氨保护气氛的烧结炉里，用足能达到金属粉末的液相烧结和粉末层与钢层之间形成粘结的烧结温度和烧结时间进行予烧结。对于铜基粉末，烧结温度和时间分别为750°～900℃和10～30分钟。