專利名稱：一種高強度高耐磨配流盤及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配流盤與缸體摩擦副中配流盤的新材料及其制備方法，屬于挖掘機配件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
各種類型的挖掘機機械廣泛應(yīng)用于民用，交通運輸、水利工程、礦山采掘以及現(xiàn)代軍事工程的機械化施工。單斗液壓挖掘機主要是由工作裝置(包括動臂、斗桿和鏟斗)、回轉(zhuǎn)和行走機構(gòu)組成。對于履帶式液壓挖掘機，其行走機構(gòu)是通過兩個液壓馬達來驅(qū)動的，無支腿裝置。在軸向柱塞行走馬達中，旋轉(zhuǎn)的缸體和配流盤所構(gòu)成的配流機構(gòu)是一對摩擦副。為了使其在所要求的工況下穩(wěn)定工作，它不僅應(yīng)該能承受巨大的壓緊力，而且應(yīng)具有密封作用和潤滑作用。為了改善摩擦副，特別是配流盤過早磨損和燒傷，延長摩擦副使用壽命，丞待研究開發(fā)抗咬合性好且高耐磨性的新材料來制造配流盤。目前市場上的配流盤使用材料大多為純銅或雙合金燒結(jié)材料，其中雙合金燒結(jié)材料又由金屬銅(銅含量> 85%)、少數(shù)微量元素(Mn、C、Si和!^e等)和鐵基材料燒結(jié)而成。但是使用純銅的材料，相應(yīng)抗塑性變形的能力就比較差，同時抵制外來磨粒嵌入的能力也相對要低。因此使用純銅材料的配流盤，在運動時發(fā)生變形，非常容易造成過早的“粘銅”而磨損。雙合金燒結(jié)材料相比來說，變形會相對好些，因為其含有鐵基材料，但是上面的銅合金層由于還有大量的銅，硬度和強度還是不夠，還是比較容易“粘銅”的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有高強度、高耐磨性和較好的抗咬合性的配流盤及其制備方法，避免軸向柱塞行走馬達中配流盤與缸體兩個配合摩擦副過早磨損和燒傷。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高強度高耐磨配流盤，包括鐵基板，其特征在于，所述的鐵基板上依次形成有電鍍銅層和銅合金燒結(jié)層，所述的銅合金燒結(jié)層由以下以重量百分比計的原料制成Zn 0. 125 0. 145%、Pb 13 15%、Sn 5 7%、Fe 0. 4 0. 6%、Si 0. 25 0. 28%、Se 0. 07 0. 1%、P 0. 007 0. 009%、Ag 0. 0035 0. 0038%、Cr 0. 004 0. 006%、S 0. 05 0. 07%、As 0. 1 0. 2%、Bi 0. 03 0. 04%、A1 0. 002 0. 004%、 Au 0. 004 0. 005%、Zr 0. 009 0. 011%、B 0. 0001 0. 0003%、C 0. 07 0. 10%、Nb 0. 0007 0. 0009%、Ti 0. 006 0. 008%> Mn<2ppm> Be<2ppm> Sb<3ppm> Co<2ppm> Pt<2ppm 以及Cu余量。優(yōu)選地，所述的鐵基板的材料為S45C。本發(fā)明還提供了上述高強度高耐磨配流盤的制備方法，其特征在于，具體步驟為 將鐵基板加工成所需形狀，采用常規(guī)的鍍銅方法在鐵基板的待燒結(jié)面上形成的電鍍銅層， 將銅合金燒結(jié)層的各種原料混合，攪拌均勻，壓成與鐵基板具有相同橫截面形狀的壓塊，將其置于電鍍銅層上，送入燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，冷卻即可得到高強度高耐磨配流盤。優(yōu)選地，所述的電鍍銅層的厚度為0. 03 0. 05mm。
優(yōu)選地，所述的壓塊的厚度為1. 2 1. 5mm。優(yōu)選地，所述的燒結(jié)的條件為溫度為800°C 士 10°C，壓力為2噸，燒結(jié)時間為4個小時。優(yōu)選地，所述的冷卻過程為先隨爐溫冷卻到200°C，取出來室溫空冷。本發(fā)明的優(yōu)點是，添加了銅元素以外的合金元素能形成硬質(zhì)相，使材料具有好的強度和耐磨性。這樣鐵基和合金燒結(jié)的結(jié)合力能達到理想的設(shè)計要求，且這樣成分的配流盤和缸體配合，在其他工藝條件保證的情況下，能從根本上解決摩擦副過早磨損和燒傷的問題。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例來具體說明本發(fā)明。實施例1
一種高強度高耐磨配流盤，包括鐵基板，所述的鐵基板上依次形成有電鍍銅層和銅合金燒結(jié)層，所述的銅合金燒結(jié)層由以下以重量百分比計的原料制成Zn 0. 135%, Pb 14%、 Sn 6%、Fe 0. 5%、Si 0. 26%、Se 0. 085%、P 0. 008%、Ag 0. 00365%、Cr 0. 005%、S 0. 06%、 As 0. 15%、Bi 0. 035%、Al 0. 003%、Au 0. 0045%、Zr 0. 010%、B 0. 0002%、C 0. 085%、Nb 0. 0008%、Ti 0. 007%、Mn lppm、Be lppm、Sb 2ppm、Co lppm、Pt Ippm 以及 Cu 余量。其制備方法為1、制備鐵基板，采購材料為S45C的鐵基體鋼板或圓鋼進行機加工，一般加工成到圓餅狀，厚度根據(jù)零件最終厚度而定。加工后要求需進行燒結(jié)的那面平面度< 0. 05mm，粗糙度(光潔度)在1. 6 3. 2之間。2、制備電鍍銅層，這是由于固態(tài)鐵和液態(tài)銅之間的熱力學(xué)親和力較大，故需要此電鍍工序。具體操作是將機加工好的鐵基體清洗干凈，在燒結(jié)面表面電鍍一層銅(要求銅粉末粒度為200目)，電鍍銅的厚度在0. 04mm,電鍍層不得有起皮起皺現(xiàn)象；3、制備銅合金層，此合金層需要燒結(jié)工藝來實現(xiàn)。由上表中以重量份計的各元素組成，要求各粉末粒度均為200目。該組合物的制備首先需要經(jīng)混料攪拌機攪拌均勻后，用20噸左右的壓力機壓成厚度為1. 35mm，直徑與鐵基板相同的圓餅。將壓好合金銅層履蓋在鐵基板的燒結(jié)面，合金面朝上地裝入燒結(jié)爐。燒結(jié)爐頂部以重力形式加壓 2噸。燒結(jié)爐加溫到800°C 士 10°C，保溫4個小時，然后隨爐溫冷卻，冷卻到200°C時取出來室溫空冷，燒結(jié)工作即算完成。新配方配流盤性能與其它配方配流盤性能對比
將如上制備方法燒結(jié)出來的配流盤與傳統(tǒng)工藝(包括純銅和傳統(tǒng)雙合金燒結(jié)材料)制作的配流盤毛坯進行機加工后，分別測量厚度(兩者厚度相差值在0. Imm內(nèi))和平面度(設(shè)計要求3 5um，選擇平面度均為3um的進行試驗)。然后先后裝到同一臺行走馬達(試驗順序是純銅制作的配流盤組、本發(fā)明制備方法燒結(jié)出來的配流盤組和傳統(tǒng)的雙合金燒結(jié)制作的配流盤組，每組包括5個樣品)，在試驗臺位上進行50小時運轉(zhuǎn)后再裝到同一臺挖掘機整機上進行200小時強化試驗，試驗前后得出如下試驗數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種高強度高耐磨配流盤，包括鐵基板，其特征在于，所述的鐵基板上依次形成有電鍍銅層和銅合金燒結(jié)層，所述的銅合金燒結(jié)層由以下以重量百分比計的原料制成 0. 125 0. 145%、Pb 13 15%、Sn 5 7%、Fe 0. 4 0. 6%、Si 0. 25 0. 28%、Se 0. 07 0. 1%、P 0. 007 0. 009%、Ag 0. 0035 0. 0038%、Cr 0. 004 0. 006%、S 0. 05 0. 07%、 As 0. 1 0. 2%、Bi 0. 03 0. 04%、Al 0. 002 0. 004%、Au 0. 004 0. 005%、Zr 0. 009 0. 011%、B 0. 0001 0. 0003%、C 0. 07 0. 10%、Nb 0. 0007 0. 0009%、Ti 0. 006 0. 008%、Mn<2ppm、Be<2ppm、Sb<3ppm> Co<2ppm、Pt<2ppm 以及 Cu 余量。
2.如權(quán)利要求1所述的高強度高耐磨配流盤，其特征在于，所述的鐵基板的材料為 S45C。
3.權(quán)利要求1所述的高強度高耐磨配流盤的制備方法，其特征在于，具體步驟為將鐵基板加工成所需形狀，采用常規(guī)的鍍銅方法在鐵基板的待燒結(jié)面上形成的電鍍銅層，將銅合金燒結(jié)層的各種原料混合，攪拌均勻，壓成與鐵基板具有相同橫截面形狀的壓塊，將其置于電鍍銅層上，送入燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，冷卻即可得到高強度高耐磨配流盤。
4.如權(quán)利要求3所述的高強度高耐磨配流盤的制備方法，其特征在于，所述的電鍍銅層的厚度為0. 03 0. 05mm。
5.如權(quán)利要求3所述的高強度高耐磨配流盤的制備方法，其特征在于，所述的壓塊的厚度為1. 2 1. 5mm。
6.如權(quán)利要求3所述的高強度高耐磨配流盤的制備方法，其特征在于，所述的燒結(jié)的條件為溫度為800°C 士 10°C，壓力為2噸，燒結(jié)時間為4個小時。
7.如權(quán)利要求3所述的高強度高耐磨配流盤的制備方法，其特征在于，所述的冷卻過程為先隨爐溫冷卻到200°C，取出來室溫空冷。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高強度高耐磨配流盤及其制備方法。所述的高強度高耐磨配流盤，包括鐵基板，其特征在于，所述的鐵基板上依次形成有電鍍銅層和銅合金燒結(jié)層，所述的銅合金燒結(jié)層由Zn0.125～0.145%、Pb13～15%、Sn5～7%、Fe0.4～0.6%、Si0.25～0.28%、Se0.07～0.1%、P0.007～0.009%、Ag0.0035～0.0038%、Cr0.004～0.006%、S0.05～0.07%、As0.1～0.2%、Bi0.03～0.04%等原料制成。本發(fā)明具有好的強度和耐磨性。
文檔編號E02F9/22GK102251144SQ20111020278
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者余紅波, 李美釵, 汪鋒, 陳超 申請人:龍工(上海)橋箱有限公司, 龍工(福建)挖掘機有限公司