大功率低速柴油機高碳鋼推力滑動軸承的製造工藝的製作方法

2023-04-29 10:42:36 1

專利名稱：：大功率低速柴油機高碳鋼推力滑動軸承的製造工藝的製作方法
技術領域：
：本發明屬於大型機械設備的推力滑動軸承的製造
技術領域：
，特別是涉及大功率低速柴油機用的推力滑動軸承的製造工藝。技術背景推力滑動軸承是用來對軸類零件進行軸向定位和支撐，並使承載面間作相對滑動和承受軸向載荷以防止軸類零件軸向竄動的機械元件。它作為關鍵基礎零部件，在電動機、發電機、內燃機、氣輪機、礦山機械等大型機械設備中有著廣泛的應用。大功率低速柴油機因承載高、油耗低、汙染低、結構緊湊等特點而廣泛應用於船舶領域，特別是油輪、大型貨輪等高負載船舶。其推力滑動軸承的性能對大功率低速柴油機的性能、工作可靠性和壽命都有著直接的影響。當今世界大功率低速柴油機的專利主要集中在國外蘇爾壽等公司，大功率低速柴油機的生產必須要這些專利公司的授權，按照專利公司的設計圖紙生產。大功率低速柴油機專利公司在部分大功率低速柴油機的中，要求主軸推力滑動軸承用灰鑄鐵作為基體，在基體上澆鑄巴氏合金製造加工而成。現有的推力滑動軸承製造工藝，如《機械開發》2000(3):54-55—文《滑動軸承製造工藝的改進》中介紹了一種推力軸瓦的澆注工藝，具體步驟為毛坯加工_^除油_^酸洗^搪錫_^澆鑄合金_^精加工。但由於灰鑄鐵含碳量高，利用傳統的在低碳鋼上澆鑄巴氏合金的工藝，很難在灰鑄鐵上面進行搪錫和澆鑄巴氏合金，因此國內生產的灰鑄鐵推力滑動軸承存在著粘結強度低，容易產生脫殼、疏鬆缺陷、邊緣缺陷、疲勞斷裂、壽命低等問題。而隨著技術水平的發展，柴油機越來越往大功率、高承載的方向發展，對推力滑動軸承的疲勞強度、順應性、結合強度等性能提出了越來越高的要求。因此為了製造出滿足技術要求的高結合強度的推力滑動軸承，實現大功率低速柴油機推力滑動軸承的國產化，大功率低速柴油機推力滑動軸承的製造工藝是一個亟待解決的技術問題。
發明內容本發明的目的是針對現有的大功率低速柴油機推力滑動軸承製造工藝中存在的問題，提供一種大功率低速柴油機高碳鋼推力滑動軸承的製造工藝，具有製造工藝簡單、操作方便、可靠性高、生產成本低等特點，所生產出來的推力滑動軸承具有較高的粘結強度，較好的機械性能，能夠滿足大功率低速柴油機的要求。實現本發明目的的技術方案是一種大功率低速柴油機高碳鋼推力滑動軸承的製造工藝，按毛坯製造^毛坯澆注面處理(即脫碳處理、噴丸處理及清洗)_澆注面搪錫澆鑄巴氏合金^精加工及終檢的順序製成。具體的方法步驟如下-(1)毛坯製造①毛坯鑄造用灰鑄鐵(即高碳鋼)通過模具澆鑄成要求尺寸的推力滑動軸承的毛坯，脫模後在空氣中自然冷卻，備用。②毛坯粗加工第(i)-①步完成後，對第a)-Q步鑄成的推力滑動軸承毛坯，通過車床，先車上、下兩個平面並劃出中心線及外形線，後車內、外兩個圓弧，再用銑床銑兩側外形、澆注面及背面。③補縮槽加工第(i)-②步完成後，在毛坯澆注面的四周，通過車床，先車補縮槽，補縮槽的寬度和深度均為46mm，然後在補縮槽的外邊車銑擋塊槽，以便焊接擋塊，並加工螺紋孔。④擋塊的加工和焊接第(1)-③步完成後，將擋塊焊接在毛坯四周的檔塊槽中，四個擋塊焊接後與澆鑄平面一起形成一個密閉的半空腔。其檔塊的材料為普通鋼材、形狀為長方形、寬度和厚度均為46mm,四個擋塊的總長度與毛坯四周長度相等。(2)毛坯澆注面處理①脫碳處理第a)步完成後，將第(i)-④步加工後的推力滑動軸承毛坯放置在保溫爐中，緩慢加熱至900950°C，並在此溫度下保持12小時，對毛坯澆注面進行脫碳處理。②噴丸處理第(2)-①步完成後，通過噴丸機對第(2)-①步處理後的推力滑動軸承毛坯的澆注面進行噴丸處理，噴丸至澆注面出現明顯凹坑為止，以便增大澆注時的接觸面積，提高澆注質量。(D清洗第(2)-②步完成後，對噴丸處理後的推力滑動軸承毛坯，先用工業鹼配製成的8—10。認aOH溶液進行洗刷，以除去饒注表面的油汙，再用熱水衝洗掉鹼質，然後用10%的工業鹽酸浸泡35分鐘，以除去殼體上的鏽蝕，最後用熱水衝洗掉酸質。(3)澆注面搪錫①預熱第(2)步完成後，將第(2)-③步清洗後的推力滑動軸承毛坯放置在保溫爐中進行預熱，預熱溫度為150200°C、預熱時間為2040分鐘，烘乾水分。②搪錫第(3)-①步完成後，將預熱後的推力滑動軸承毛坯澆鑄表面浸泡在錫鍋中進行搪錫，浸泡時間為38分鐘，搪上一層薄而均勻的錫層，以便下一步澆注巴氏合金。(4)澆注巴氏合金①澆注巴氏合金第(3)步完成後，將第(3)-②步搪錫後的推力滑動軸承毛坯直接放在地上，搪錫的澆注面向上，然後將熔化的巴氏合金，倒入毛坯澆注面的密閉的半空腔內自由流動，進行靜態澆鑄，並自然冷卻。②澆鑄質量檢查第(4)-①步完成後，對第(4)-①步澆注巴氏合金後的工件，先進行鉗修基準面和粗銑澆鑄合金面，後對澆注合金面進行超聲波探傷、化學成份分析、金相及硬度檢查，澆注質量合格的工件進入下步工序，以保證工件質量。(5)精加工及終檢①半精加工第(4)步完成後，對(4)-②步檢查澆注質量合格的工件進行劃線、找正合金層均勻度，並用銑床粗銑外形、銑合金面、銑各圓弧、倒角及臺階面，加工螺紋。②精加工第(5)-①步完成後，再進一步對(5)-①半精式後的工件進行精加工，先用銑床銑各圓弧、倒角及臺階面，後用銑床精銑合金面，再用鏜床精鏜合金面、去毛刺，然後進行著色探傷檢查，最後用磨床磨兩平面。③終檢第(5)-②步完成後，對(5)-②步精加工後的工件進行終檢，檢査各工件的尺寸是否達到技術要求，達到要求的合格品為成品。本發明採取以上技術方案後，主要有以下的效果1、由於鑄鐵含碳量高，本發明增加了脫碳工藝，使灰鑄鐵在90095(TC高溫下保溫12小時，脫去灰鑄鐵澆鑄面的碳層，提高了合金層的粘結強度，降低了疏鬆缺陷。2、由於推力滑動軸承在合金澆注冷卻後，合金層因冷卻而產生收縮，造成了推力滑動軸承的邊緣缺陷，產品合格率較低，需要較大的加工餘量。本發明在塊鑄鐵毛坯四周加工了補縮槽，並在補縮槽外側焊接上擋板，使四個擋板與澆鑄面形成一個密閉的半空腔，澆鑄時，不僅可以使補縮槽以內的合金層較厚，並對推力塊合金層進行補縮，大大降低了推力滑動軸承的邊緣缺陷，經超聲波檢査合格率達到95%以上，進一步提高了合金層的結合強度，而且在澆鑄巴氏合金時，無需工裝夾具對搪錫後的高溫毛坯進行裝夾，直接放在地上把熔化了的巴氏合金倒入密閉的半空腔內，自由流動，進行靜態澆鑄，可以減少巴氏合金的浪費，減小加工餘量，節約成本，操作方便，降低工傷事故發生的概率，提高了生產的安全性。3、本發明在推力滑動軸承毛坯澆鑄表面進行了噴丸處理，消除了毛坯的內應力，提高了推力滑動軸承的疲勞強度。同時增加了毛坯澆鑄表面與巴氏合金層的接觸面積，再進一步提高了結合強度。4、應用本發明的製造工藝所製造出的推力滑動軸承金相組織緊密，合金層在不蝕刻狀態下用顯微鏡放大100倍以上觀察無孔隙，蝕刻後觀察組織分布均勻，化學成份不得有偏析；著色探傷合格率達到95%以上，基本解決了邊緣缺陷問題；機械性能好，粘結強度高，能保證大功率低速柴油機推力滑動軸承的要求，可以應用廣泛在大功率低速柴油機上。5、採用本發明工藝製造出的推力滑動軸承，製造工藝簡單、操作方便、可靠性高、生產成本低、生產安全性好。採用本發明工藝製造出的推力滑動軸承可廣泛應用於大型機械設備中，特別適用於油輪、大型貨輪等高負載船舶領域的大功率低轉速柴油機中。圖1為本發明的S42MC推力滑動軸承合金層在蝕刻狀態下用顯微鏡放大100倍的合金金相組織圖。具體實施方式下面結合具體實施方式，進一步說明本發明。實施例1一種大功率低速柴油機高碳鋼推力滑動軸承的製造工藝的具體方法步驟如下(l)毛坯製造①毛坯鑄造用灰鑄鐵(即高碳鋼)通過模具澆鑄成要求尺寸的推力滑動軸承的毛坯，脫模後在空氣中自然冷卻，備用。②毛坯粗加工第(l)-①步完成後，對第(l)-①步鑄成的推力滑動軸承毛坯，通過車床，先車上、下兩個平面並劃出中心線及外形線，後車內、外兩個圓弧，再用銑床銑兩側外形、澆注面及背面。③補縮槽加工第(1)-②步完成後，在毛坯澆注面的四周，通過車床，先車補縮槽，補縮槽的寬度和深度均為5mm，然後在補縮槽的外邊車銑擋塊槽，以便焊接擋塊，並加工螺紋孔。④擋塊的加工和焊接第(1)-③步完成後，將擋塊焊接在毛坯四周的檔塊槽中，四個擋塊焊接後與澆鑄平面一起形成一個密閉的半空腔。其檔塊為長方形普通鋼塊，寬度為5mm，厚度為5咖，四個擋塊的總長度與毛坯四周長度相等。(2)毛坯澆注面處理①脫碳處理第a)步完成後，將第a)-④步加工後的推力滑動軸承毛坯放置在保溫爐中，緩慢加熱至950°C、並在此溫度下保持l小時，對毛坯澆注面進行脫碳處理。②噴丸處理第(2)-①步完成後，通過噴丸機對第(2)-①步處理後的推力滑動軸承毛坯的澆注面進行噴丸，噴丸至澆注面出現明顯凹坑為止，以便在澆注時保證更多的接觸面積。③清洗第(2)-②步完成後，對噴丸處理後的推力滑動軸承毛坯，先用工業鹼配製成的10WNaOH溶液進行洗刷，以除去澆注表面的油汙，再用熱水衝洗掉鹼質，然後用10%的工業鹽酸浸泡3分鐘，以除去殼體上的鏽蝕，最後用熱水衝洗掉酸質。(3)澆注面搪錫①預熱第(2)步完成後，將第(2)-③步清洗後的推力滑動軸承毛坯放置在保溫爐中進行預熱，預熱溫度為2(KTC、預熱時間為20分鐘，烘乾水分。②搪錫第(3)-①完成後，將預熱後的推力滑動軸承毛坯的澆鑄表面浸泡在錫鍋中進行搪錫，浸泡時間為4分鐘，搪上一層薄而均勻的錫層，以便下一步澆注巴氏合金。(4)澆注巴氏合金①澆注巴氏合金第(3)步完成後，將第(3)步搪錫後的推力滑動軸承毛坯直接放在地上，搪錫的澆面向上，然後將熔化的巴氏合金，倒入毛坯澆注面的密閉的半空腔內自由流動，進行靜態澆鑄，並自然冷卻。②澆鑄質量檢査第(4)-①步完成後，對第(4)-①步澆注巴氏合金後的工件，先進行鉗修基準面和粗銑澆鑄合金面，後對合金面進行超聲波探傷、化學成份分析、金相及硬度檢査，合格工件進入下步工序，以保證工件質量。(5)精加工及終檢①半精加工第(4)步完成後，對合格的工件進行劃線、找正合金層均勻度，並用銑床粗銑外形、銑合金面、銑各圓弧、倒角及臺階面，加工螺紋。②精加工第(5)-①完成後，再進一步對半精加工的工件進行精加工，先用銑床銑各圓弧、倒角及臺階面，並用磨床磨各圓弧、倒角及臺階面，後用銑床精銑合金面，再用鏜床精鏜合金面，去毛刺，然後進行著色探傷檢查，最後用磨床磨兩平面。(D終檢第(5)-②步完成後，檢查各工件的尺寸是否達到技術要求，達到要求的合格品為成品。實施例2一種大功率低速柴油機推力高碳鋼滑動軸承的製造工藝的具體方法步驟如下(1)毛坯製造同實施例l。特徵是補縮槽的寬度和深度均為6mm，檔塊的寬度和厚度均為6ram。(2)毛坯澆注面處理同實施例l。特徵是在保溫爐中的脫碳處理溫度為930°C、保持時間1.5小時，用工業鹼配製成的9%NaOH溶液進行清洗，用10%的工業鹽酸浸泡4分鐘。(3)澆注面搪錫同實施例l。特徵是預熱溫度為170°C，預熱時間為30分鐘，搪錫時，在錫鍋中浸泡3分鐘。(4)澆注巴氏合金同實施例1。(5)精加工及終檢同實施例1。實施例3一種大功率低速柴油機高碳鋼推力滑動軸承的製造工藝的具體方法步驟如下(1)毛坯製造同實施例l。特徵是補縮槽的寬度和深度均為4mm,檔塊的寬度和厚度均為4mm。(2)毛坯澆注面處理同實施例l。特徵是在保溫爐中的脫碳處理溫度為90(TC、保持時間2小時，用工業鹼配製成的8%NaOH溶液進行清洗，用10%的工業鹽酸浸泡5分鐘。(3)澆注面搪錫同實施例l。特徵是預熱溫度為15(TC，預熱時間為40分鐘，搪錫時，在錫鍋中浸泡8分鐘。(4)澆注巴氏合金同實施例1。(5)精加工及終檢同實施例1。實驗結果釆用本發明的製造工藝所製造出的S42MC型號推力滑動軸承(如實施例1-3)終檢的金相組織緊密，如圖1所示，蝕刻後觀察組織分布均勻，化學成份不存在偏析，符合大功率低速柴油機專利公司的標準；著色探傷合格率達到95%以上，基本解決了邊緣缺陷問題；粘結強度高，在拉伸機上進行拉伸實驗，如表l所示粘結強度絕對值平均達到68N/mtn2，滿足大功率低速柴油機推力滑動軸承的設計要求，機械性能好，可以應用在大功率低速柴油機上。表lS42MC型號推力滑動軸承的結合強度測試tableseeoriginaldocumentpage11權利要求1.一種大功率低速柴油機高碳鋼推力滑動軸承的製造工藝，其特徵在於具體的方法步驟如下(1)毛坯製造①毛坯鑄造用灰鑄鐵即高碳鋼通過模具澆鑄成要求尺寸的推力滑動軸承的毛坯，脫模後在空氣中自然冷卻；②毛坯粗加工第(1)-①步完成後，對第(1)-①步鑄成的推力滑動軸承毛坯，通過車床，先車上、下兩個平面並劃出中心線及外形線，後車內、外兩個圓弧，再用銑床銑兩側外形、澆注面及背面；③補縮槽加工第(1)-②步完成後，在毛坯澆注面的四周，通過車床，先車補縮槽，補縮槽的寬度和深度均為4～6mm，然後在補縮槽的外邊車銑擋塊槽，並加工螺紋孔；④擋塊的加工和焊接第(1)-③步完成後，將擋塊焊接在毛坯四周的檔塊槽中，四個擋塊焊接後與澆鑄平面一起形成一個密閉的半空腔，其檔塊的材料為普通鋼材、形狀為長方形、寬度和厚度均為4～6mm，四個擋塊的總長度與毛坯四周長度相等；(2)毛坯澆注面處理①脫碳處理第(1)步完成後，將第第(1)-④步加工後的推力滑動軸承毛坯放置在保溫爐中，緩慢加熱至900～950℃，並在此溫度下保持1～2小時，對毛坯澆注面進行脫碳處理；②噴丸處理第(2)-①步完成後，通過噴丸機對第(2)-①步處理後的推力滑動軸承毛坯的澆注面進行噴丸處理，噴丸至澆注面出現明顯凹坑為止；③清洗第(2)-②步完成後，對噴丸處理後的推力滑動軸承毛坯，先用工業鹼配製成的8-10％NaOH溶液進行洗刷，再用熱水衝洗掉鹼質，然後用10％的工業鹽酸浸泡3～5分鐘，最後用熱水衝洗掉酸質；(3)澆注面搪錫①預熱第(2)步完成後，將第(2)-③步清洗後的推力滑動軸承毛坯放置在保溫爐中進行預熱，預熱溫度為150～200℃、預熱時間為20～40分鐘；②搪錫第(3)-①步完成後，將預熱後的推力滑動軸承毛坯的澆鑄表面浸泡在錫鍋中進行搪錫，浸泡時間為3～8分鐘，搪上一層薄而均勻的錫層；(4)澆注巴氏合金①澆注巴氏合金第(3)步完成後，將第(3)-②步搪錫後的推力滑動軸承毛坯直接放在地上，搪錫的澆注面向上，然後將熔化的巴氏合金，倒入毛坯澆注面的密閉的半空腔內自由流動，進行靜態澆鑄，並自然冷卻；②澆鑄質量檢查第(4)-①步完成後，對第(4)-①步澆注巴氏合金後的工件，先進行鉗修基準面和粗銑澆鑄合金面，後對澆注合金面進行超聲波探傷、化學成份分析、金相及硬度檢查，澆注質量合格的工件進入下步工序；(5)精加工及終檢①半精加工第(4)步完成後，對(4)-②步檢查澆注質量合格的工件進行劃線、找正合金層均勻度，並用銑床粗銑外形、銑合金面、銑各圓弧、倒角及臺階面，加工螺紋；②精加工第(5)-①步完成後，再進一步對(5)-①半精式後的工件進行精加工，先用銑床銑各圓弧、倒角及臺階面，後用銑床精銑合金面，再用鏜床精鏜合金面、去毛刺，然後進行著色探傷檢查，最後用磨床磨兩平面；③終檢第(5)-②步完成後，對(5)-②步精加工後的工件進行終檢，檢查各工件的尺寸是否達到技術要求，達到要求的合格品為成品。2.按照權利要求1所述的大功率低速柴油機高碳鋼推力滑動軸承的製造工藝，其特徵在於補縮槽的寬度和深度均為5mm，檔塊的寬度和厚度均為5mm，在保溫爐中的脫碳處理溫度為95(TC、保持時間1小時，用工業鹼配製成的10。Ma0H溶液進行清洗，用10%的工業鹽酸浸泡3分鐘，預熱溫度為20(TC、預熱時間為20分鐘，搪錫時，在錫鍋中浸泡4分鐘。3.按照權利要求1所述的大功率低速柴油機高碳鋼推力滑動軸承的製造工藝，其特徵在於補縮槽的寬度和深度均為6mm，檔塊的寬度和厚度均為6mra，在保溫爐中的脫碳處理溫度為930°C、保持時間1.5小時，用工業鹼配製成的9%Na0H溶液進行清洗，用10%的工業鹽酸浸泡4分鐘，預熱溫度為17(TC、預熱時間為30分鐘，搪錫時，在錫鍋中浸泡3分鐘。4.按照權利要求1所述的大功率低速柴油機高碳鋼推力滑動軸承的製造工藝，其特徵在於補縮槽的寬度和深度均為4mm，檔塊的寬度和厚度均為4mra，在保溫爐中的脫碳處理溫度為90(TC、保持時間2小時，用工業鹼配製成的8%NaOH溶液進行清洗，用10%的工業鹽酸浸泡5分鐘，預熱溫度為150'C、預熱時間為40分鐘，搪錫時，在錫鍋中浸泡8分鐘。全文摘要一種大功率低速柴油機高碳鋼推力滑動軸承的製造工藝，屬於大型機械設備的推力滑動軸承製造工藝領域。本發明的工藝步驟為毛坯製造→毛坯澆注面處理(脫碳處理、噴丸處理及清洗)→搪錫→澆注巴氏合金→精加工及終檢的工藝順序。由於本發明工藝簡單、操作方便、生產成本低、生產安全性好，採用本發明工藝製造出的產品具有合金層的粘結度強、減少巴氏合金的浪費、能保證大功率低速柴油機高碳鋼推力滑動軸承的工作要求，故採用本發明製造出的產品可廣泛用於大型機械設備中，特別適用於油輪、大型貨輪等高負載船舶的大功率低速柴油機中。文檔編號F16C33/04GK101225856SQ20081006928公開日2008年7月23日申請日期2008年1月22日優先權日2008年1月22日發明者冀慶康,倩唐,傑徐,林繼良,王中江,謝久彬,鄭世良申請人:重慶躍進機械廠