CN1122268A - 铜-钢双金属材料的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铜钢双层金属材料的加工方法，其特征为：先加工制作钢骨架，在钢骨架的一侧设置砂膜，砂膜与钢骨架之间留有间隙，向间隙内添装铜合金，送烧结炉内烧结，烧结温度为1000℃～1100℃，烧结时间为4～8小时，冷却后进行机械加工。具有工艺过程简单，产品机械性能好、省时节能、劳动条件好的优点。

Description

铜钢双金属材料的生产方法
本发明属于一种双层金属的生产方法，特别是一种铜钢双金属材料的生产方法。
目前双金属材料在机械零件中尤其是轴套、衬套、齿轮的加工中应用比较广泛，现有的生产双金属材料的方法主要有以下两种：其一是粉末冶金法，如图7、8所示：该法的工艺过程是在钢套14内插有芯棒15及隔套16，向芯棒15与隔套16所形成的间隙内装入铜合金粉17，向钢套14与隔套16所形成的间隙内装入铁基粉18，两种粉料装好以后，抽出隔套16，使两种粉料相接触，然后在压力机上压制，端面上每平方厘米的压力不低于4吨，将压制后的坯件自膜内取出送入烧结炉内烧结，烧结好的坯件再装入复压膜内进行复压，以提高坯件的密度及强度，复压后坯件脱膜后入炉进行第二次烧结，出炉后进行机械加工至成品。其二是离心铸造方法，该法是先将铜合金熔化，倒入加热好的钢套内，钢套与底盘焊接牢固，避免渗漏，然后放在离心机上高速旋转，使合金液在离心力的作用下粘到钢套上，冷却后再进行机械加工，制成铜钢双层金属材料。所述的两种方法，分别存在着如下缺点：粉末冶金法工艺流程长，两次压制，两次烧结耗能较大，操作复杂，效率低下，厚度不均，抽出隔套时易带动粉料移动，难以制作较薄的合金层，合金层及铁基套的密度、强度较低，不能承受重负荷及冲击负荷，制作较大零件困难，φ120mm直径的产品需1000吨以上的压力机，离心铸造方法，由于是逐件烧铸、旋转，属高温作业，导致生产效率低，劳动条件差，合金层与钢套易出现脱离及气孔现象，造成产品合格率低。
本发明的目的是提供一种工艺过程简单、效率高、产品机械性能好的铜钢双金属材料的生产方法。
本发明的技术解决方案是：先加工制作钢骨架，在钢骨架的一侧设置砂模，砂模与钢骨架之间留有间隙，向间隙内添装铜合金；送烧结炉内烧结，烧结温度为1000℃～1100℃，烧结时间为4～8小时，冷却后进行机械加工。为了防止铜合金氧化，在钢骨架与铜合金接触处涂抹硼砂；在铜合金上盖有石墨板，将铜合金封闭，烧结炉内充有氮气，也可以在铜合金内添加0.2～0.8％磷铜，以防止氧化。
本发明与现有技术相比，由于是在钢骨架与砂模之间的间隙内装添铜合金，进烧结炉一次烧结成坯件，再进行机械加工，所以本发明的工艺过程简单、容易操作，在常温状态下操作、劳动条件好；炉内充有保护气体(氮气)，上部盖有石墨板，钢骨架与铜合金接触处涂抹有硼砂，或者铜合金内添加一定量的磷铜，可防止在烧结过程中产生氧化现象，因此，坯件具有密度高，强度高，合格率高的特点，同时还具有各层厚度可人为控制的优点。可参看如下数据：
   密度克/厘米2    硬度HB σb   δ％
粉末冶金法生产的部件    铁骨架合金层       6.8～7.06.2～7.1    80～12020～40
本发明所提供的方法生产的部件    钢骨架         7.8  可表面淬火HRC50～60  20     10
   合金层       8.45～8.8     ＞60
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1是本发明中生产的较厚钢骨架的双层金属套(滑动轴承)的加工过程示意图；
图2是按图1方法生产的滑动轴承剖视图；
图3是本发明中生产的较薄钢骨架的双层金属(滑动轴承)的加工过程示意图；
图4是按图3方法生产的滑动轴承剖视图；
图5是本发明中生产的内部为钢骨架外缘为铜合金层的双层金属材料的加工过程示意图：
图6是按图5方法生产的齿轮坯料剖示图；
图7、图8均是现有技术中粉末冶金法生产双层金属坯件的加工过程示意图。
实施例一
如图1所示：首先车削加工钢骨架1并电镀，钢骨架1的内孔底端为封闭结构，即与侧面车削成一体状，并加工出止口，砂模2***止口内，在砂模2与钢骨架1之间形成一个间隙，再向间隙内装添铜合金料，铜合金料可以为粉末状，也可以为块状。为了防止氧化，使两层金属结合牢固，在钢骨架1与铜合金3接触面上涂抹硼砂，上部盖有石墨板4，使铜合金封闭在间隙内，还可以向铜合金内添加0.2～0.8％磷铜，以防氧化，再送入钟罩式烧结炉内烧结，烧结为1000℃～1100℃，烧结时间为6小时，出炉冷却后，再进行机械加工，主要是车削外圆、内孔及两端面成为所要求的滑动轴承(如图2所示)。滑动轴承的外部为高强度、高硬度的钢质材料，内部为具有一定韧性且耐磨的铜合金材料。
实施例二
如图3所示：如制作厚度尺寸较小的钢骨架的滑动轴承，钢骨架5可选用管材制作，底部焊接底端盖9，底盖盖9上也加工有止口，砂模6***止口内，向砂模6与钢骨架5之间装添铜合金7，钢骨架5与铜合金7的接触面涂抹硼砂，上部盖有石墨板8，也可以在铜合金7′内添加0.2～0.8％磷铜，以防止氧化，再按实施例一的方法送入钟罩炉内烧结，冷却后机械加工即可得到薄壁钢骨架滑动轴承(参看图4)。
实施例三
如图5所示：如制作内部为钢质外缘为铜合金的齿轮坯料，可先车削加工钢骨架10，钢骨架10底部带有底盘，底盘上车削出止口，筒状砂膜11插装在止口上，向钢骨架10与砂膜11所形成的间隙内装添铜合金12，同样在钢管架10与铜合金12接触面上涂抹硼砂，盖好石墨板13，或向铜合金内添加0.2～0.8％磷铜，以防止氧化，再按实施例一的方法送烧结炉内烧结，出炉冷却后进行机械加工，即可得到内部为钢质外部为铜合金的齿轮坯件。
本发明不只限于以上所述实施方式，任何可能的实施方式均属本发明的基本思想。

Claims (6)

1、一种铜钢双金属材料的生产方法，其特征在于：它包括如下步骤：
a、加工钢骨架[1]；
b、在所述的钢骨架[1]的内或外侧设置砂膜[2]，钢骨架[1]与砂膜[2]之间留有间隙；
c、向所述间隙内添加铜合金[3]；
d、送入烧结炉内烧结，烧结温度为1000℃～1100℃，烧结时间为4～8小时；
e、机械加工。
2、根据权利要求1所述的铜钢双金属材料的生产方法，其特征在于：所述的铜合金[3]上盖有石墨板[4]。
3、根据权利要求1或2所述的铜钢双金属材料的生产方法，其特征在于：在所述的钢骨架[1]与铜合金[3]相接触处涂抹硼砂。
4、根据权利要求1或2所述的铜钢双金属材料的生产方法，其特征在于：所述的铜合金[3]内添加有0.2～0.8％磷铜。
5、根据权利要求1所述的铜钢双金属材料的生产方法，其特征在于：所述的烧结炉为钟罩炉，炉内充有氮气。
6、根据权利要求1所述的铜钢双金属材料的生产方法，其特征在于：所述的钢骨架[1]在加工后进行电镀。
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