一種銅基合金軸瓦耐磨層的制備方法
【專利摘要】一種銅基合金軸瓦耐磨層的制備方法，它涉及一種堆焊方法。本發(fā)明要解決現(xiàn)有軸瓦涂層結(jié)合強(qiáng)度低、涂層性能差、使用壽命短的問題。本發(fā)明方法：一、打磨；二、清洗；三、搪錫；四、使用CMT焊機(jī)在軸瓦表面堆焊巴氏合金；五、車削或刮削。本發(fā)明方法提高了耐磨涂層與銅基軸瓦基體的結(jié)合強(qiáng)度，優(yōu)化了涂層組織，延長了使用壽命，提高了軸瓦加工精度。本發(fā)明用于銅基合金軸瓦耐磨層的制備。
【專利說明】一種銅基合金軸瓦耐磨層的制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種堆焊方法，尤其是軸瓦堆焊巴氏合金的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]軸瓦是滑動(dòng)軸承中重要的零部件，它可以支撐軸和軸上零件，保證軸的旋轉(zhuǎn)精度，并減少軸與支撐零件之間的摩擦?，F(xiàn)代大型高速電機(jī)多采用銅基合金軸瓦，銅基合金具有比鋼更高的導(dǎo)熱率，可以較快的散去由于滑動(dòng)摩擦引起的熱量。此外，銅基合金的硬度低于鋼材質(zhì)，即使軸瓦被研損嚴(yán)重，銅基合金基體也不會(huì)損壞軸承，起到一定的保護(hù)作用。
[0003]軸瓦的滑動(dòng)面多采用順應(yīng)性、抗咬合性、耐蝕性、嵌藏性較好的巴氏合金。傳統(tǒng)的做法是采用離心澆鑄的方式使巴氏合金附著于軸瓦表面。這種方法獲得的耐磨層結(jié)合強(qiáng)度低，而且會(huì)不可避免的產(chǎn)生成分偏析、氣泡、龜裂等缺陷，降低了耐磨層的性能。有文獻(xiàn)報(bào)道澆鑄法軸瓦的最短壽命僅為45分鐘，最長不超過2年。電弧噴涂方式制備的耐磨涂層薄，機(jī)械結(jié)合不牢固，電弧堆焊或火焰堆焊方式的熱輸入大且有飛濺。為提高機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的整體可靠性，亟需一種新的軸瓦制備工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有軸瓦涂層結(jié)合強(qiáng)度低、涂層性能差、使用壽命短的問題，提供一種銅基合金軸瓦耐磨層的制備方法。
[0005]本發(fā)明的一種銅基合金軸瓦耐磨層的制備方法，通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一、將銅合金軸瓦用細(xì)砂紙打磨至出現(xiàn)金屬光澤；
[0007]二、然后用丙酮超聲清洗5~IOmin ；
[0008]三、在步驟二清洗后的`軸瓦表面進(jìn)行搪錫處理，將錫水掛于軸瓦表面；
[0009]四、在氬氣保護(hù)條件下使用CMT焊機(jī)在軸瓦表面堆焊巴氏合金，控制巴氏合金焊絲直徑為1.0~2.0mm，焊接電流為40~70A，焊接電壓為10~15V，送絲速度為2.0~
5.0m/min，焊接速度為10~15mm/s，氬氣流量為10~20L/min，巴氏合金焊層厚度為2~20mm ；
[0010]五、采用車削或刮削的工藝調(diào)整軸瓦的尺寸和平整度，即完成銅基合金軸瓦耐磨層的制備。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
[0012]本發(fā)明提出一種冷金屬過渡法(Cold Metal Transfer,簡稱CMT)來制備軸瓦表面巴氏合金耐磨涂層，該方法獲得的涂層可以實(shí)現(xiàn)與銅基軸瓦基體牢固的冶金結(jié)合，涂層致密，組織均勻，能夠適應(yīng)大型設(shè)備頻繁起停帶來的過臨界振動(dòng)，而且CMT技術(shù)較低的熱輸入使得銅基材質(zhì)不易變形，保證了尺寸穩(wěn)定性，適用于現(xiàn)代電機(jī)精密軸瓦的制備。
[0013]本發(fā)明方法包括軸瓦表面前處理、搪錫、冷金屬過渡法堆焊巴氏合金、車削處理等過程，提高了耐磨涂層與銅基軸瓦基體的結(jié)合強(qiáng)度，優(yōu)化了涂層組織，延長了使用壽命，提高了軸瓦加工精度。[0014]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)方法存在的不足，提出CMT法堆焊制備巴氏合金軸瓦耐磨層，該方法與普通澆鑄方式相比獲得的涂層組織更加均勻致密，避免了成分偏析，連接平均強(qiáng)度達(dá)70MPa;該方法與電弧噴涂方式相比可以獲得更厚的耐磨涂層，而且熔滴與軸瓦基體為冶金結(jié)合，比電弧噴涂層的機(jī)械結(jié)合更加牢固；該方法與普通電弧堆焊或火焰堆焊相比熱輸入更小且無飛濺，有利于減小涂層應(yīng)力和保證軸瓦尺寸穩(wěn)定性。該方法同樣可以應(yīng)用于損壞軸瓦的維修補(bǔ)救，焊接質(zhì)量易于控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是軸瓦截面的不意圖,其中I為銅基合金軸瓦，2為搪錫層,3為巴氏合金CMT堆焊層；
[0016]圖2是實(shí)施例二中的銅表面堆焊巴氏合金接頭的橫切面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】間的任意組合。
[0018]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式銅基合金軸瓦耐磨層的制備方法，按以下步驟進(jìn)行:
[0019]一、將銅合金軸瓦用細(xì)砂紙打磨至出現(xiàn)金屬光澤；
[0020]二、然后用丙酮超聲清洗5?IOmin ；
[0021]三、在步驟二清洗后的軸瓦表面進(jìn)行搪錫處理，將錫水掛于軸瓦表面；
[0022]四、在氬氣保護(hù)條件下使用CMT焊機(jī)在軸瓦表面堆焊巴氏合金，控制巴氏合金焊絲直徑為1.0?2.0mm，焊接電流為40?70A，焊接電壓為10?15V，送絲速度為2.0?
5.0m/min，焊接速度為10?15mm/s，氬氣流量為10?20L/min，巴氏合金焊層厚度為2?20mm ；
[0023]五、采用車削或刮削的工藝調(diào)整軸瓦的尺寸和平整度，即完成銅基合金軸瓦耐磨層的制備。
[0024]本實(shí)施方式的有益效果:
[0025]本實(shí)施方式提出一種冷金屬過渡法(Cold Metal Transfer,簡稱CMT)來制備軸瓦表面巴氏合金耐磨涂層，該方法獲得的涂層可以實(shí)現(xiàn)與銅基軸瓦基體牢固的冶金結(jié)合，涂層致密，組織均勻，能夠適應(yīng)大型設(shè)備頻繁起停帶來的過臨界振動(dòng)，而且CMT技術(shù)較低的熱輸入使得銅基材質(zhì)不易變形，保證了尺寸穩(wěn)定性，適用于現(xiàn)代電機(jī)精密軸瓦的制備。
[0026]本實(shí)施方式提高了耐磨涂層與銅基軸瓦基體的結(jié)合強(qiáng)度，優(yōu)化了涂層組織，延長了使用壽命，提高了軸瓦加工精度。
[0027]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟二中所述的用丙酮超聲清洗5min。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0028]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二不同的是:步驟四中所述的堆焊過程是使用3D打印控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化控制或進(jìn)行手工操作。其它與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0029]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是:步驟四中所述的控制巴氏合金焊絲直徑為1.0?1.5mm。其它與【具體實(shí)施方式】一至三之一相同。
[0030]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至四之一不同的是:步驟四中所述的焊接電流為50?60A。其它與【具體實(shí)施方式】一至四之一相同。
[0031]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同的是:步驟四中所述的焊接電壓為11?12V。其它與【具體實(shí)施方式】一至五之一相同。
[0032]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至六之一不同的是:步驟四中所述的送絲速度為3.0?4.0m/min。其它與【具體實(shí)施方式】一至六之一相同。
[0033]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至七之一不同的是:步驟四中所述的焊接速度為10?12mm/s。其它與【具體實(shí)施方式】一至七之一相同。
[0034]【具體實(shí)施方式】九:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至八之一不同的是:步驟四中所述的IS氣流量為15L/min。其它與【具體實(shí)施方式】一至八之一相同。
[0035]【具體實(shí)施方式】十:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至九之一不同的是:步驟四中所述的巴氏合金焊層厚度為2?5_。其它與【具體實(shí)施方式】一至九之一相同。
[0036]通過以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果:
[0037]實(shí)施例一:
[0038]本實(shí)施例銅基合金軸瓦耐磨層的制備方法，按以下步驟進(jìn)行:
[0039]一、將銅合金軸瓦用1000#和1500#砂紙打磨至出現(xiàn)金屬光澤；
[0040]二、然后用丙酮超聲清洗5min ；
[0041]三、在步驟二清洗后的軸瓦表面進(jìn)行搪錫處理，用錫水涂抹軸瓦表面；
[0042]四、在氬氣保護(hù)條件下使用CMT焊機(jī)在軸瓦表面堆焊ZSnSbllCu6合金，控制ZSnSbllCu6合金焊絲直徑為1.5mm，焊接電流為50A，焊接電壓為12V，送絲速度為3.5m/min，焊接速度為12mm/s，氬氣流量為15L/min，巴氏合金焊層厚度為2mm ；
[0043]五、采用車削的工藝除去毛邊，調(diào)整軸瓦的尺寸和平整度，即完成銅基合金軸瓦耐磨層的制備。
[0044]本實(shí)施例中堆焊過程進(jìn)行手工操作。
[0045]經(jīng)測定本實(shí)施例中的巴氏合金涂層與銅基合金基體的結(jié)合強(qiáng)度為(72 ±8) MPa。
[0046]實(shí)施例二:
[0047]本實(shí)施例銅基合金軸瓦耐磨層的制備方法，按以下步驟進(jìn)行:
[0048]一、將銅合金軸瓦用1000#和1500#砂紙打磨至出現(xiàn)金屬光澤；
[0049]二、然后用丙酮超聲清洗5min ；
[0050]三、在步驟二清洗后的軸瓦表面進(jìn)行搪錫處理，用錫水涂抹軸瓦表面；
[0051]四、在氬氣保護(hù)條件下使用CMT焊機(jī)在軸瓦表面堆焊ZSnSb8Cu4合金，控制ZSnSb8Cu4合金焊絲直徑為1.0mm，焊接電流為59A，焊接電壓為11.2V，送絲速度為4.0m/min,焊接速度為10mm/s,lS氣流量為15L/min,巴氏合金焊層厚度為3mm ；
[0052]五、采用車削的工藝除去毛邊，調(diào)整軸瓦的尺寸和平整度，即完成銅基合金軸瓦耐磨層的制備。
[0053]本實(shí)施例中堆焊過程進(jìn)行手工操作。
[0054]經(jīng)測定本實(shí)施例中的巴氏合金涂層與銅基合金基體的結(jié)合強(qiáng)度為(70 ± 10) MPa。
[0055]本實(shí)施例中的銅表面堆焊巴氏合金接頭的橫切面圖如圖2所示。[0056]上述實(shí)施例表明冷金屬過渡堆焊巴氏合金使耐磨層和軸瓦基體獲得較好的冶金結(jié)合，涂層致密，組織均勻，涂層厚度連續(xù)可調(diào)，巴氏合金涂層與銅基合金基體的結(jié)合強(qiáng)度為59?87MPa，涂層可適應(yīng)大型設(shè)備頻繁啟停引起的過臨界振動(dòng)，而且冷金屬過渡堆焊時(shí)較小的熱輸入保證了軸瓦的尺寸穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.一種銅基合金軸瓦耐磨層的制備方法，其特征在于它包括以下步驟: 一、將銅合金軸瓦用細(xì)砂紙打磨至出現(xiàn)金屬光澤； 二、然后用丙酮超聲清洗5?IOmin； 三、在步驟二清洗后的軸瓦表面進(jìn)行搪錫處理，將錫水掛于軸瓦表面； 四、在氬氣保護(hù)條件下使用CMT焊機(jī)在軸瓦表面堆焊巴氏合金，控制巴氏合金焊絲直徑為1.0?2.0_，焊接電流為40?70A，焊接電壓為10?15V，送絲速度為2.0?5.0m/min,焊接速度為10?15mm/s,気氣流量為10?20L/min,巴氏合金焊層厚度為2?20mm ； 五、采用車削或刮削的工藝調(diào)整軸瓦的尺寸和平整度，即完成銅基合金軸瓦耐磨層的制備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅基合金軸瓦耐磨層的制備方法，其特征在于步驟二中所述的用丙酮超聲清洗5min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅基合金軸瓦耐磨層的制備方法，其特征在于步驟四中所述的堆焊過程是使用3D打印控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化控制或進(jìn)行手工操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅基合金軸瓦耐磨層的制備方法，其特征在于步驟四中所述的控制巴氏合金焊絲直徑為1.0?1.5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅基合金軸瓦耐磨層的制備方法，其特征在于步驟四中所述的焊接電流為50?60A。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅基合金軸瓦耐磨層的制備方法，其特征在于步驟四中所述的焊接電壓為11?12V。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅基合金軸瓦耐磨層的制備方法，其特征在于步驟四中所述的送絲速度為3.0?4.0m/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅基合金軸瓦耐磨層的制備方法，其特征在于步驟四中所述的焊接速度為10?12mm/s。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅基合金軸瓦耐磨層的制備方法，其特征在于步驟四中所述的IS氣流量為15L/min。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅基合金軸瓦耐磨層的制備方法，其特征在于步驟四中所述的巴氏合金焊層厚度為2?5mm。
【文檔編號(hào)】B23K9/04GK103817413SQ201410105121
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】何鵬, 楊衛(wèi)岐, 邱希亮 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)