本發(fā)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(shù)：
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制品的方法。 離心澆鑄可用來制造鋼基雙金屬筒狀制品，如專利申請?zhí)?016106952267封閉式離心澆鑄方法，公開了鋼基雙金屬筒狀制品采用離心澆鑄方法獲得用于制造雙金屬滑動軸承的鋼基雙金屬筒狀制品。在傳統(tǒng)離心澆鑄工藝里，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于一定要求, 比如40 HRC。為了達到鋼壁硬度的要求，傳統(tǒng)離心澆鑄后還需有一道單獨的熱處理淬火工序， 這就降低了生產(chǎn)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(tǒng)離心澆鑄工藝的冷卻和淬火工序有待改善。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有封閉式離心澆鑄方法的基礎上，結(jié)合離心澆鑄和熱處理工藝，解決傳統(tǒng)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(fā)明的一種鋼基雙金屬離心澆鑄快速冷卻兼淬火工藝，其特征依次是：
（1）制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(tài)狀裝入一端封閉的基底金屬筒內(nèi)；
（4）在基底金屬筒內(nèi)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(nèi)部金屬或合金的熔點以上，使基底金屬筒內(nèi)的金屬或合金完全融化；
（7）立即按離心澆鑄的常規(guī)轉(zhuǎn)速、時間，將基底金屬筒旋轉(zhuǎn)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(nèi)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(zhì)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(nèi)、外表面加工后即成為雙金屬筒產(chǎn)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(zhì)與基底金屬筒作相對運動來控制的。
所述的冷卻用介質(zhì)為液體冷卻介質(zhì)。
所述液體冷卻介質(zhì)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(chǎn)品，經(jīng)切割成兩個或兩個以上的雙金屬短筒產(chǎn)品。
所述的雙金屬筒產(chǎn)品其外圓上的硬度不低于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(nèi)已裝入要澆鑄的合金熔點以上并達到需要淬火的溫度后，馬上旋轉(zhuǎn)做離心澆鑄, 并按鋼基材料的淬火工藝要求做控制的快速冷卻，之后打開筒封閉端蓋，表面加工后即為澆鑄和淬火好的鋼基雙金屬筒產(chǎn)品。
本發(fā)明采用離心澆鑄快速冷卻兼淬火工藝，與傳統(tǒng)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(yōu)點：
1. 本方法除了離心澆鑄具有的優(yōu)點外，其主要免去了單獨的淬火工序, 節(jié)省了能源和工時, 提高了生產(chǎn)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后再單獨淬火，會出現(xiàn)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. 本離心澆鑄和淬火采用基底金屬筒在封閉的狀態(tài)下進行，避免了熔液狀的被澆鑄合金與冷卻介質(zhì)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(huán)境的污染, 也保證了合金材料的性能和質(zhì)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(jié)合附圖并通過實施例對本發(fā)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(fā)明封鋼基雙金屬離心澆鑄快速冷卻兼淬火工藝如下：
（1）制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(tài)狀裝入一端封閉的基底金屬筒內(nèi)；
（4）在基底金屬筒內(nèi)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(nèi)部金屬或合金的熔點以上，使基底金屬筒內(nèi)的金屬或合金完全融化；
（7）立即按離心澆鑄的常規(guī)轉(zhuǎn)速50轉(zhuǎn)/分鐘至5000轉(zhuǎn)/分鐘、時間，將基底金屬筒旋轉(zhuǎn)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(nèi)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(zhì)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(nèi)、外表面加工后即成為雙金屬筒產(chǎn)品。
實施例
A.制備內(nèi)裝有澆鑄合金的封閉的基底金屬筒，其內(nèi)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℃, 高于銅合金的熔點, 也大大高于40號鋼約850℃度的淬火溫度。
C.做旋轉(zhuǎn)離心澆鑄，基底金屬筒的轉(zhuǎn)速為720轉(zhuǎn)/分鐘。
D. 在基底金屬筒繼續(xù)旋轉(zhuǎn)中，用控制流量的水基冷卻液沖擊基底金屬筒的表面做快速冷卻，在30秒鐘之內(nèi)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(zhuǎn),使CuSn5Zn5Pb5銅合金均勻的附著在基底金屬筒的內(nèi)壁上然后自然冷卻。
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. 最后經(jīng)過內(nèi)外表面加工成為三個鋼銅合金雙金屬筒產(chǎn)品。
當然，除了實施例中采用上述牌號的銅合金外，還可以采用其余牌號的銅合金如CuZn25Al6Fe3Mn3、CuSn12等，并不排除使用其他適合的銅合金材料進行離心澆鑄。