鋼基雙金屬離心澆鑄快速冷卻兼淬火工藝的製作方法

2023-12-03 17:14:16 3

本發明涉及一種離心澆鑄工藝,尤其涉及鋼基雙金屬離心澆鑄快速冷卻兼淬火工藝。

背景技術：

離心澆鑄是一種成熟的澆鑄工藝，是利用離心力成型空心筒狀製品的方法。 離心澆鑄可用來製造鋼基雙金屬筒狀製品，如專利申請號2016106952267封閉式離心澆鑄方法，公開了鋼基雙金屬筒狀製品採用離心澆鑄方法獲得用於製造雙金屬滑動軸承的鋼基雙金屬筒狀製品。在傳統離心澆鑄工藝裡，鋼基雙金屬筒通常是自然冷卻或是速度較慢的冷卻, 筒鋼壁的硬度較低。而很多應用都需筒的鋼壁硬度不低於一定要求, 比如40 HRC。為了達到鋼壁硬度的要求，傳統離心澆鑄後還需有一道單獨的熱處理淬火工序， 這就降低了生產效率。 再有如果被澆鑄的金屬合金熔點比較低的話，還會限制淬火的加熱溫度， 導致鋼壁硬度不能達標。所以，傳統離心澆鑄工藝的冷卻和淬火工序有待改善。

技術實現要素：

本發明的目的是在現有封閉式離心澆鑄方法的基礎上，結合離心澆鑄和熱處理工藝，解決傳統離心澆鑄冷卻和淬火工藝具有的上述這些問題。

為了達到上述目的，本發明的一種鋼基雙金屬離心澆鑄快速冷卻兼淬火工藝，其特徵依次是：

（1）製備圓形管狀的基底金屬筒；

（2）用端蓋封閉基底金屬筒的一端；

（3）把要澆鑄的金屬或合金在常溫下以固態狀裝入一端封閉的基底金屬筒內；

（4）在基底金屬筒內充入保護氣體；

（5）用端蓋封閉基底金屬筒的另一端，使得基底金屬筒為密閉容器；

（6）加熱基底金屬筒至內部金屬或合金的熔點以上，使基底金屬筒內的金屬或合金完全融化；

（7）立即按離心澆鑄的常規轉速、時間，將基底金屬筒旋轉進行離心澆鑄，使融化的金屬或合金均勻的附著在基底金屬筒的內壁上；

（8）按照基底金屬筒材料的淬火溫度、冷卻速度、冷卻用介質的淬火工藝要求，控制基底金屬筒的快速冷卻，達到淬火的效果；

（9）打開基底金屬筒的兩端蓋；

（10）基底金屬筒內、外表面加工後即成為雙金屬筒產品。

所述基底金屬筒的材料是鋼。

所述基底金屬筒的材料是40號鋼或45號鋼。

所述澆鑄的合金是銅合金。

所述的銅合金為CuSn5Zn5Pb5或CuZn25Al6Fe3Mn3或CuSn12。

所述的淬火溫度為730℃至920℃。

所述冷卻速度的控制是通過冷卻介質與基底金屬筒作相對運動來控制的。

所述的冷卻用介質為液體冷卻介質。

所述液體冷卻介質為水基液體或油基液體。

所述快速冷卻其所用的時間為5秒鐘至1分鐘。

所述控制的快速冷卻是快速冷卻到一設定的溫度，該設定的溫度為300℃至550℃。

所述的雙金屬筒產品，經切割成兩個或兩個以上的雙金屬短筒產品。

所述的雙金屬筒產品其外圓上的硬度不低於50 HRC。

在上述鋼基雙金屬離心澆鑄工藝中當封閉的鋼筒加溫至筒內已裝入要澆鑄的合金熔點以上並達到需要淬火的溫度後，馬上旋轉做離心澆鑄, 並按鋼基材料的淬火工藝要求做控制的快速冷卻，之後打開筒封閉端蓋，表面加工後即為澆鑄和淬火好的鋼基雙金屬筒產品。

本發明採用離心澆鑄快速冷卻兼淬火工藝，與傳統的離心澆鑄和淬火工藝相比，鋼基雙金屬離心澆鑄快速冷卻兼淬火工藝具有下列優點：

1. 本方法除了離心澆鑄具有的優點外，其主要免去了單獨的淬火工序, 節省了能源和工時, 提高了生產效率；

2. 淬火溫度不受被澆鑄的金屬合金熔點限制，可確保基底金屬筒的硬度達到設計要求（如果按單獨的離心澆鑄後再單獨淬火，會出現當加熱到鋼的淬火溫度時，已接近或超過金屬合金熔點的溫度，就無法對基底金屬筒實施淬火加工）；

3. 本離心澆鑄和淬火採用基底金屬筒在封閉的狀態下進行，避免了熔液狀的被澆鑄合金與冷卻介質接觸, 特別是水基冷卻液的直接接觸, 防止了合金中含有的害重金屬析出而造成對冷卻液及環境的汙染, 也保證了合金材料的性能和質量。

附圖說明

圖1是鋼基雙金屬離心澆鑄快速冷卻兼淬火工藝路線圖。

具體實施方式

下面結合附圖並通過實施例對本發明作進一步的描述。

圖1為鋼基雙金屬離心澆鑄快速冷卻兼淬火工藝的工藝路線圖。從圖中看出，本發明封鋼基雙金屬離心澆鑄快速冷卻兼淬火工藝如下：

（1）製備圓形管狀的基底金屬筒；

（2）用端蓋封閉基底金屬筒的一端；

（3）把要澆鑄的金屬或合金在常溫下以固態狀裝入一端封閉的基底金屬筒內；

（4）在基底金屬筒內充入保護氣體；

（5）用端蓋封閉基底金屬筒的另一端，使得基底金屬筒為密閉容器；

（6）加熱基底金屬筒至內部金屬或合金的熔點以上，使基底金屬筒內的金屬或合金完全融化；

（7）立即按離心澆鑄的常規轉速50轉/分鐘至5000轉/分鐘、時間，將基底金屬筒旋轉進行離心澆鑄，使融化的金屬或合金均勻的附著在基底金屬筒的內壁上；

（8）按照基底金屬筒材料的淬火溫度、冷卻速度、冷卻用介質的淬火工藝要求，控制基底金屬筒的快速冷卻，達到淬火的效果；

（9）打開基底金屬筒的兩端蓋；

（10）基底金屬筒內、外表面加工後即成為雙金屬筒產品。

實施例

A.製備內裝有澆鑄合金的封閉的基底金屬筒，其內徑55毫米、外徑80毫米、長200毫米的40號鋼筒, 裝入764克重量棒狀或粒狀的CuSn5Zn5Pb5銅合金, 充入氬氣, 用氬弧焊接封住筒兩端。

B.用高溫爐加熱該基底金屬筒至1020℃, 高於銅合金的熔點, 也大大高於40號鋼約850℃度的淬火溫度。

C.做旋轉離心澆鑄，基底金屬筒的轉速為720轉/分鐘。

D. 在基底金屬筒繼續旋轉中，用控制流量的水基冷卻液衝擊基底金屬筒的表面做快速冷卻，在30秒鐘之內將基底金屬筒溫度降至攝氏約400度左右，基底金屬筒停止旋轉,使CuSn5Zn5Pb5銅合金均勻的附著在基底金屬筒的內壁上然後自然冷卻。

E.用切割機打開基底金屬筒的兩端蓋, 也將附著有銅合金的基底金屬筒切成三段, 測試的基底金屬筒外圓上的硬度為55 HRC。

F. 最後經過內外表面加工成為三個鋼銅合金雙金屬筒產品。

當然，除了實施例中採用上述牌號的銅合金外，還可以採用其餘牌號的銅合金如CuZn25Al6Fe3Mn3、CuSn12等，並不排除使用其他適合的銅合金材料進行離心澆鑄。