CN106552927A - 一种电梯升降机用铜包钢齿轮及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电梯升降机用铜包钢齿轮及其制备方法，采用外部离心的方法，将铜合金离心浇筑在铸铁的外层，解决现有铜合金齿轮的韧性小、耐磨性和耐腐蚀性差，且服役寿命短的问题。

Description

一种电梯升降机用铜包钢齿轮及其制备方法
技术领域
本发明涉及齿轮、蜗轮技术领域，具体涉及一种电梯升降机用铜包钢齿轮及其制备方法。
背景技术
铜合金离心浇铸齿轮近年来广泛应用于升降机、建筑机械、机器设备等行业。然而，随着现代工业发展，在实际应用中发现铜合金离心浇铸齿轮由于其刚性的限制，使其在一些特殊服役环境下仍具有较低的服役寿命，而且成本很高。例如：10Kg的铜合金齿轮或蜗轮材料为850元/只，但是，若采用同样重量铜合金内包钢的齿轮则总体成品在600元/只，可降底成本约30%，且铜包钢齿轮的内层由耐腐蚀性较高的球墨铸铁组成，外层由强韧较大耐磨性强的铜合金组成。相比传统的铜合金齿轮，双金属的铜包钢齿轮兼具了强韧性大、耐磨性、耐腐蚀性强、节约铜合金材料、具有更长的服役寿命等特点。
现有技术中，采用离心浇筑的方法可使两种金属高度结合，且结合后韧性强、不易分离。但是，目前的离心浇筑方法只能将铜合金离心浇筑在铸铁内层，而并不能离心浇筑在铸铁外层，故无法制作两种金属高度结合的铜包钢齿轮。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中无法将铜合金离心浇筑在铸铁外层的问题，提供一种电梯升降机用铜包钢齿轮及其制备方法。采用外部离心的方法，将铜合金离心浇筑在铸铁的外层，解决现有铜合金齿轮的韧性小、耐磨性和耐腐蚀性差，且服役寿命短的问题。
本发明的技术方案如下：
一种电梯升降机用铜包钢齿轮，包括轮齿和轮芯，所述轮芯为铸铁材质，所述轮齿为铜合金材质，所述轮芯和轮齿之间通过离心浇筑结合。
如前所述的电梯升降机用铜包钢齿轮的制备方法，包括以下步骤：
a分别将铸铁熔炼成发红状态、铜合金材料熔炼成溶液状态，并将两种材料依次进行去渣、脱氧处理并在各自的预设温度进行保温；
b在特制第一模筒和第二模筒内壁喷涂防护层并预热；
c将步骤a中铸铁材料倒入旋转的第一模筒内；
d将步骤c制成的铸铁件去掉第一模筒，装入第二模筒内；
e将步骤a中的铜合金金属液加温后倒入旋转的第二模筒内离心浇铸外层；
f逐步降低第二模筒转速完成浇铸。
优选的，步骤a所述铸铁和铜合金的预设温度均为450-650℃。
优选的，步骤b喷涂防护层前将第一模筒和第二模筒加热至200℃并保持800转/min的转速，所述防护层为锆英砂隔层，喷涂完成后停止转动第一模筒和第二模筒并将其置于300℃下保温1h。
优选的，步骤c、e离心浇注时的转速均为750-850转/min。
优选的，步骤e离心浇铸外层前需将铜合金加热至1300℃-1500℃，并保持这个温度。
优选的，步骤e离心浇铸外层的时间为10min。
优选的，步骤f中转速为350转/min并保持10min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1.采用特制模筒实现了双金属离心浇铸铜包钢的制备，工艺简单、成材率高、实用性强；2.因铸铁的成本低，在铸铁表面包裹一层铜合金，在两种金属结合后，所得的工件齿轮，不但成本更低，而且抗冲击性更好。
附图说明
图1为本发明铜包钢齿轮的结构示意图；
图2为图1中铜包钢结合面A的镜像结构图；
图3为本发明第一模筒和第二模筒的结构示意图。
图中：1.轮齿、2.轮芯、3.涡轮铁芯、4.铁芯压环、5.固定螺母、6.模壳、7.固定螺杆。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明铜包钢内层材料可以低碳钢、铸铁的一种以及其他性质类似钢材。外层材料为铜、锡、磷、锌等按国标配比的铜合金材料，下述实施例中提到的的浇包为存放离心浇铸时的铜合金溶液的器具，第一模筒和第二模筒内径以下用D1和D2表示，D1一般小于25cm，D2一般小于45cm，具体数值依据实际产品情况确定。其中，第二模筒的材料为球磨铸铁，第一模筒的材料为铸铁及45＃钢。
实施例1
a熔炼及前处理，将铸铁和铜合金分别置于两个电炉中单独熔炼加热。电炉的起始温度为150℃后逐渐加热上升，待铸铁和铜合金分别全部熔化后对其金属液分别进行去渣和脱氧处理，随后调整电炉加热功率将铸铁和铜合金溶液的温度控制在450℃至650℃，待下一步骤浇铸。
b模筒喷涂及预热，将内壁清理干净的第一模筒和第二模筒分别置于电阻炉中加热，待第一模筒和第二模筒温度达到200℃时将第一模筒和第二模筒吊至离心机机头上，开启离心机使第一模筒和第二模筒的转速保持在800转/分钟，随后向第一模筒和第二模筒内喷涂锆英砂隔离层。喷涂结束后关闭离心机，将第一模筒和第二模筒装至电阻炉中于300℃保温一小时进行烘烤处理。
c 离心浇铸内层，将第一模筒吊至离心机上，安装好后开启离心机并保持转速在750-850转/min，将步骤a所得铸铁溶液倒入第一模筒内离心，待铸铁成型后去除第一模筒。
d离心浇铸外层，电炉预热步骤c所得铸铁件、第二模筒以及浇包，预热温度为200℃-300℃，同时，调节电炉预热铜合金溶液，使铜合金溶液的温度控制在1300℃和1500℃之间。将预热好的铸铁件装至第二模筒，形成模中有模，并将整个第二模筒吊至离心机机头上安装好后，开启离心机电机使第二模筒的转速保持在850转/分钟。随后将预热好的铜合金溶液倒入预热好的浇包中，并吊起浇包将其中的铜合金金属液倒入旋转的第二模筒内离心浇铸10min。逐步降低第二模筒转速至350转/min并保持10min，完成浇铸。
最后去除第二模筒，即完工铜包钢的制作流程。
将由上述步骤制得的铜包钢件外表面进行切割，制成相应产品齿轮的尺寸，并开设轮齿制成铜包钢齿轮。
图1为本发明铜包钢齿轮的结构示意图，图2为两种金属离心浇铸结合面的镜像结构图。经本分明方法制得的升降机用铜包钢齿轮，成材率高、实用性强，因铸铁的成本低，在铸铁表面浇铸一层铜合金，在两种金属结合后，不但成本更低，而且抗冲击性更好。

Claims (8)

1.一种电梯升降机用铜包钢齿轮，其特征在于：包括轮齿和轮芯，所述轮芯为铸铁材质，所述轮齿为铜合金材质，所述轮芯和轮齿之间通过离心浇筑结合。
2.一种电梯升降机用铜包钢齿轮的制备方法，包括以下步骤：
a分别将铸铁熔炼成发红状态、铜合金材料熔炼成溶液状态，并将两种材料依次进行去渣、脱氧处理并在各自的预设温度进行保温；
b在特制第一模筒和第二模筒内壁喷涂防护层并预热；
c将步骤a中铸铁材料倒入旋转的第一模筒内；
d将步骤c制成的铸铁件去掉第一模筒，装入第二模筒内；
e将步骤a中的铜合金金属液加温后倒入旋转的第二模筒内离心浇铸外层；
f逐步降低第二模筒转速完成浇铸。
3.根据权利要求2所述的一种电梯升降机用铜包钢齿轮的制备方法，步骤a所述铸铁和铜合金的预设温度均为450-650℃。
4.根据权利要求2所述的一种电梯升降机用铜包钢齿轮的制备方法，步骤b喷涂防护层前将第一模筒和第二模筒加热至200℃并保持800转/min的转速，所述防护层为锆英砂隔层，喷涂完成后停止转动第一模筒和第二模筒并将其置于300℃下保温1h。
5.根据权利要求2所述的一种电梯升降机用铜包钢齿轮的制备方法，步骤c、e离心浇注时的转速均为750-850转/min。
6.根据权利要求2所述的一种电梯升降机用铜包钢齿轮的制备方法，步骤e离心浇铸外层前需将铜合金加热至1300℃-1500℃，并保持这个温度。
7.根据权利要求2所述的一种电梯升降机用铜包钢齿轮的制备方法，步骤e离心浇铸外层的时间为10min。
8.根据权利要求2所述的一种电梯升降机用铜包钢齿轮的制备方法，步骤f中转速为350转/min并保持10min。
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