全液壓鑽機雙金屬配油套的製作方法

2023-09-13 06:53:05

專利名稱：全液壓鑽機雙金屬配油套的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及鑽探機械領域，是應用於全液壓鑽機上的一種新型雙金屬配油 套，即全液壓鑽機雙金屬配油套。二背景技術：
目前，全液壓動力頭鑽機液壓卡盤工作中，需要通過配油套將高壓油從不旋轉的 動力頭箱體送入旋轉的主軸，再經主軸上的軸向油孔到達卡盤。配油套與主軸之間既要允 許有高速相對運動，又要實現保壓配油。煤礦坑道全液壓鑽機的配油套在使用過程中出現 磨損較快，造成液壓系統洩漏較大，致使鑽機效率降低。配油套基體與內套之間採用機械壓 入的鑲嵌式聯接方式經常出現液壓油從聯接縫隙處洩漏，使鑽機液壓傳動效率降低。同時， 基體與內套之間的由於聯接方式所限，易產生鬆動拔套現象。三
實用新型內容為了克服上述背景技術中存在的配油套耐磨性能較低、易產生洩漏、拔套等不足， 本實用新型提供了一種全液壓鑽機雙金屬配油套。提高配油套的耐磨性及其使用壽命，解 決配油套的洩漏、套磨損快、易抱死、拔套等問題。解決其技術問題所採用的技術方案是(為了更好的理解技術內容，同時參看附 圖，零部件標號放在括號內表示)全液壓鑽機雙金屬配油套，其特徵是由基體(11)和銅合金內套(12)緊密結合為 一體組成，基體(11)和銅合金內套(12)之間為冶金擴散層(16)，配油套上有配油孔(14)， 環內分布有多組(以徑向中心為對稱中心，中心兩側各一道為一組，多組指按實際需要制 作的多組均壓槽，例如可為3組、4組、5組等)環狀均壓槽(15)。所述的全液壓鑽機雙金屬配油套，其特徵是可實現配油套在工作中浮動於動力 頭主軸狀態的對稱雙配油孔(14)和排列的環狀均壓槽(15)形成工作狀態下的貫通浮動式 油膜。研製新型PQT銅合金內套替代傳統錫青銅內套，採用離心澆注、加壓真空燒結工 藝技術，使PQT銅合金內套與優質碳素鋼基體有機焊合，形成雙金屬複合體，然後按設計圖 紙加工成配油套。其中PQT含義P指鉛，Q指青銅，T指銅。本實用新型的有益效果是1、新型PQT銅合金內套，具有高耐磨性和抗咬合性，游離分布於銅合金層中的鉛 可起到邊界潤滑劑的作用，在潤滑的條件下摩擦係數大幅降低，性能明顯優於傳統錫青銅。2、PQT銅合金內套採用離心鑄造工藝製作，由於在澆鑄時離心力的作用，改善了補 縮條件，氣體和非金屬夾雜也易於自液體金屬中排出，得到的離心鑄件的組織緻密，減少了 縮松孔、氣孔、夾雜等缺陷；同時由於採取了金屬鑄型，排除了砂型本身所帶來的浮砂問題， 提高了鑄造質量。新型配油套內套和外套採用真空加壓高溫燒結而成，3、配油套內套與外套兩種不同材質之間焊接結合，形成了明顯的雙金屬擴散層， 結合為一個整體，牢不可分。4、徹底消除了傳統機械鑲嵌式結構所產生的兩種不同金屬間結合間隙，解決了配油套磨損快、洩漏大、易抱死拔套等問題。四
圖1為新型配油套離心鑄造銅合金內套示意圖。 圖2為新型配油套在真空、加壓條件下燒結示意圖。
圖3為新型配油套的結構示意圖。
圖4是圖3中Al部的放大圖，也是配油套潤滑油道(均壓槽)及其形成的雙金屬結合層局部 放大圖。上述圖中標號說明1.澆包，2.鑄型，3.液體銅合金，4.皮帶輪和皮帶，5.旋 轉軸，6.剖視銅合金毛坯，7.電動機；8.液壓油缸，9.真空燒結爐，10.加壓芯，11.基 體，12.銅合金內套，13.支撐環鐵；14.配油孔，15.均壓槽，16.擴散層。五具體實施方式
圖1中，是離心鑄造銅合金內套示意圖，在立式離心鑄造機上運用金屬模鑄造銅 合金內套。電動機7經過皮帶輪和皮帶4帶動旋轉軸5轉動，旋轉軸5上固定的鑄型2也隨 之轉動，澆包1將液體銅合金3以一定的速度和溫度澆灌在鑄型2內，由於離心力的作用， 液體銅合金3得到充分的流動，在鑄型2型腔內填充能力加強，形成了組織非常緻密的銅合 金內套毛坯6。同時離心力的存在改善了銅合金內套毛坯6的補縮條件，氣體及雜質也易於 從液體中排出，得到的是鑄件組織緻密、缺陷較少的銅合金內套毛坯6。圖2中，是配油套在真空、加壓條件下燒結示意圖。配油套是由基體11和銅合金 內套12緊密相固定組成。銅合金內套毛坯6粗加工後與粗加工的45#鋼基體11相配合，即 45#鋼基體11與銅合金層內套12按設計圖紙初加工後形成的，在消除應力和去除氧化層的 前提下，將銅合金層內套12壓入45#鋼基體11，放置於真空燒結爐9中支撐環鐵13之上。 真空燒結爐9開始運行，爐內氣體被逐漸抽空形成真空狀態(真空度為2-3*10_3!^)。在爐 體升溫至790°C時保溫lOmin，確保爐內溫度與爐內物體溫度趨於一致。加壓油缸8開始加 壓給漲芯10，漲芯10與銅合金層內套12設計有微小的配合錐度(錐度為1:10，形成錐度是 為了給加壓提供條件)形成細微的相對運動。40min後真空燒結爐9爐內溫度升至890°C， 此時加壓油缸8施於漲芯10上的壓力達lOMPa，保溫60 min後關閉真空燒結爐9，逐漸降 低加壓油缸8的壓力至常壓狀態，約30min後即可達到出爐溫度，工件出爐。圖3和圖4中，在真空、高溫條件下，經加壓油缸加壓，在45#鋼基體11與銅合金 層內套12之間產生了冶金擴散，形成了明顯的擴散層16 (見圖4)。45#鋼基體11與銅合 金層內套12兩部分通過擴散層16結合為一個整體，牢不可分。加工後的銅合金內套毛坯6在真空、加壓條件下燒結後製成雙金屬配油套坯體， 雙金屬配油套的碳素鋼基體與銅合金內套採用加壓真空燒結工藝有機焊合後，再利用專用 工裝、金剛石車刀在數控工具機上按圖紙進行加工，車削形成均壓槽15，製成配油套成品，其 銅合金層厚度不大於4mm。最後需要說明的是1、配油套由基體(11)和銅合金內套(12)通過加壓真空燒結複合成一體，配油套 設有配油孔(14)和多組環狀均壓槽(15)。2、要求雙金屬配油套的新型銅合金內套成分(質量分數，％)為9. 24C.2. 44 2. 68 Ni,3. 3 3. 6 Zn,5. 1 6. 5 Sn,6 7 Pb、餘量為Cu，採用金屬模高速離心澆注工藝形成坯體，加工製得銅合金體內套(12 )。3、雙金屬配油套採用對稱雙配油孔(14)以及多組環狀均壓槽(15)設計，實現配 油套在工作中浮動於動力頭主軸狀態。4、基體(11)採用碳素鋼，包括45#鋼、A3鋼等碳素鋼。
權利要求1.全液壓鑽機雙金屬配油套，其特徵是由基體(11)和銅合金內套(12)緊密結合為一 體組成，基體(11)和銅合金內套(12)之間為冶金擴散層(16)，配油套上有配油孔(14)，環 內分布有環狀均壓槽(15)。
專利摘要本實用新型涉及煤礦坑道鑽探機械領域，是應用於全液壓動力頭鑽機上為鑽機液壓卡盤實現配油的雙金屬浮動式配油套。目前配油套基體與內套之間採用機械壓入的鑲嵌式聯接方式經常出現液壓油從聯接縫隙處洩漏，使鑽機液壓傳動效率降低。本實用新型目的是研製一種全液壓鑽機雙金屬配油套。結構是由基體和銅合金內套緊密結合為一體組成，基體和銅合金內套之間為冶金擴散層，配油套上有配油孔，環內分布有環狀均壓槽。其優點是配油套具有高耐磨性和抗咬合性，同時PQT銅合金材料中游離分布於合金層中的鉛起到邊界潤滑劑的作用，在潤滑條件下摩擦係數大幅降低，解決了配油套磨損快、洩漏量大、易抱死拔套等難題。
文檔編號C22C9/08GK201902162SQ20102064343
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月6日 優先權日2010年12月6日
發明者喬小紅, 馮達暉, 姚寧平, 殷新勝, 竇文浩, 藺高峰 申請人:煤炭科學研究總院西安研究院