[发明专利]一种高铁车轮变轨距用含油衬套的粉末冶金制造方法

摘要

本发明涉及一种高铁车轮变轨距用含油衬套的粉末冶金制造方法，属于粉末冶金工艺技术领域，包括基本工序：1.制备原料粉末；2.粉末加压成形坯块；3.坯块的烧结；4.加工及浸润油液等处理；本发明原料粉末的特殊配比是针对高铁车轮变轨距的含油衬套的特殊性质要求所研发的，能够使高铁车轮变轨距的含油衬套适合于重载、高冲击载荷环境，并具有疲劳强度高、耐腐蚀性好的特性。

主权项

1.一种高铁车轮变轨距用含油衬套的粉末冶金制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：制备原料粉末，原料粉末包括铜粉、铁粉、锡粉、铅粉、石墨粉、二硫化钼；步骤1.1：铜粉的制备，工艺流程为：熔铸、电解、洗刷刮取、过滤、收取铜粉、洗涤、防氧化处理、洗涤、烘干、氢还原、粉碎、筛分工艺处理；将铜原料经熔铸，以加入H2SO4的CuSO4溶液为电解液，Cu2+浓度为13g/L，电解液加入量三倍于铜原料熔铸体积，并没过铜原料熔铸物，在电流密度大于1000A/m2，35℃～45℃温度下，以高纯度纯铜板为阳极，钛合金板为阴极进行电解，电流从阳极通过阴极，在阴极上析出海绵状铜，刮至槽底，经洗刷、干燥后，筛分制成铜粉；使用铜粉振动筛筛分铜粉，将超声换能器通220V、50Hz交流电,输出18kHz机械振动于铜粉振动筛，通过200目筛子获得小于75μm铜粉；步骤1.2：铁粉的制备：将赤铁矿利用还原法制备铁粉；采用马弗炉将赤铁矿与优质无烟煤按质量比5:6混合均匀，在1050℃下保持4小时，粉碎后获得海绵铁粉，用干式磁选法去除非磁性杂质，磁场强度取500Gs，然后将待还原的铁的氧化物粉碎为小于160μm的颗粒，用流动层还原法，H2作为气体还原剂，温度保持800℃～850℃，时间50分钟，粉碎后用200目筛子筛选小于75μm铁粉；步骤1.3：锡粉的制备，限制式喷嘴雾化法制备锡粉，工艺流程为：装料、熔化、雾化、脱水、干燥、筛分；其中，原料取纯度大于99％的高纯度1号锡锭，用45kW、1000Hz的中频电炉将锡锭熔化并保持一定过热度，温度820℃～825℃；限制式喷嘴雾化压力为10MPa，熔融温度810℃～815℃，漏包温度大于700℃，漏眼直径4mm；脱水干燥处理后，用200目筛子筛选小于75μm锡粉；步骤1.4：铅粉的制备，限制式喷嘴雾化法制备铅粉，工艺流程为：装料、熔化、雾化、脱水、干燥、筛分；其中，原料取高纯度1号铅锭，用45kW、1000Hz的中频电炉将铅锭熔化并保持一定过热度，温度445℃～450℃；限制式喷嘴雾化压力为10MPa，熔融温度425℃～440℃，漏包温度大于360℃，漏眼直径4mm；脱水干燥处理后，用200目筛子筛选小于75μm铅粉；步骤1.5：天然鳞片状石墨粉，呈鳞片状，灰度＜2％，粒径取106～180μm，先用150目筛子筛取大于106μm石墨粉，再将筛取的石墨粉用80目筛子筛选小于180μm石墨粉，最终得到106μm～180μm石墨粉；步骤1.6：配置相应组分的原料粉末，铜基原料粉末摩尔比为：铜粉71～73％、铁粉4～5％、锡粉0.5～1.5％、铅粉15.5～17％、石墨粉6～7％；铁基原料粉末摩尔比为：铁粉80～81％、锡粉0.5～1.5％、铅粉9～12％、石墨粉5～6％、二硫化钼2～3％；任选铜基原料粉末配比或者铁基原料粉末配比配置粉末，将其混合料装入V型混料机内混合均匀；步骤2：坯块的加压成形，根据零件尺寸制备模具，采用双向压坯法，将原料粉末压制成形坯块，对于铜基原料粉末单位压制压力为4000kg/cm2，即400MPa；对于铁基原料粉末单位压制压力为6000kg/cm2，即600MPa；步骤3：坯块的烧结，在充有还原性保护气体的钟罩式电炉中对粉末冶金压制成形后的坯块进行烧结，烧结时坯块之间留有间距；铜基材料烧结温度为800℃，铁基材料烧结温度1050℃，铜基原料粉末烧结压力为3MPa，铁基原料粉末烧结压力为3.5MPa，保温3小时后随炉冷却至室温；步骤4：加工及浸润油液处理，将成形后的衬套进行加工和浸油等后续处理；采用真空浸油机在真空负压下进行渗油处理，将最终精加工完成的、清洗干净的零件放入真空箱内，密封抽空至‑720mmHg压力，通入油液后加热至85℃，保持30min后取出；浸油所用的油液根据实际使用情况选取EccoLube ME10或EccoLube ME10A。