專利名稱：Al－Pb合金－鋼背軸瓦材料的水平連鑄復合裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種鋼背軸瓦制作裝置，特別是一種Al-Pb合金-鋼背軸瓦材料的水平連鑄復合裝置，屬于鑄造領域。
背景技術：
由于鋁-鉛系合金具有優異的耐磨性和抗咬合性，并具有自潤滑作用，該種合金將廣泛取代鋁-錫系合金用作汽車等內燃機軸瓦。由于鋁-鉛系合金容易產生重力偏析的缺點，因而用于生產鋁-鉛系合金的方法仍然不能滿足內燃機軸瓦的市場要求。國內外在生產和研究該種合金時大多采用(1)粉末冶金燒結軋制法，(2)超聲波感應攪拌法，(3)攪拌速冷法，(4)感應攪拌連鑄法，(5)機械合金化，(6)攪拌熔體普通鑄造法。以上方法缺點為或設備復雜昂貴，或生產率極低，或兩者兼有，不能適用于大規模的制造和生產。
目前國內有代表性的鋁-鉛系合金的生產和研究制造方法是(1)1995年由北京有色金屬研究總院與北京汽車摩托車軸瓦廠合作，建立了年生產能力為1000噸的Al-Pb系軸瓦合金復合帶生產線。但生產均采用傳統的RS/PM工藝(即通過氣霧化形成Al-Pb合金粉末，再軋制燒結后與鋼背軋制復合形成軸瓦材料)和裝置，其工藝復雜，流程長，產品質量不易控制，成本高，產量低，從而降低了企業的競爭力；其次，運用該工藝，鉛的含量受到限制，一般不超過10％；另外采用軋制法復合合金層與鋼背，造成晶粒變形，也會大大降低軸瓦材料的性能。經文獻檢索發現，作者孫大仁等，在《特種鑄造及有色合金》1998(5)24-26一文《鑄造鋁鉛合金滑動軸承合金的制備及其顯微組織》介紹在鋁-鉛合金制造過程中，熔體升溫到700℃，強力攪拌，再用普通方法鑄造。由于攪拌與鑄造過程的時間差，加上鑄造過程冷卻速度慢，因而該種制造方法不能消除鑄造過程的鉛偏析，另外，制造軸瓦時，還需將合金與鋼板軋制，也降低了軸瓦生產的效率。
發明內容
本發明針對現有技術的不足和缺陷，提供一種Al-Pb合金-鋼背軸瓦材料的水平連鑄復合裝置，采用連鑄復合裝置，即將Al-Pb合金熔體加熱到單一液相線以上，然后將合金熔體澆注在鋼背上，在保證合金層與鋼背復合良好的條件下，通過采用水冷結晶器的方法，確保合金熔體獲得×102℃/S的冷卻速度，從而獲得合金層中鉛粒分布均勻，鉛粒細小，合金層與鋼背之間過渡層組織合理、結合良好的Al-(5-20)％Pb-鋼背軸瓦材料。本發明主要包括熔化裝置、連鑄復合裝置、送料整平裝置和輔助裝置，連鑄復合裝置、送料整平裝置固定在地面地基上，熔化裝置用支架固定位于連鑄復合裝置上端，熔化裝置下端輸液口高于下部的連鑄復合裝置，熔化裝置通過其下端出液管與連鑄復合裝置相互連接，連鑄復合裝置、送料整平裝置和輔助裝置通過送料平臺組合在一起。
連鑄復合裝置包括澆口、鋼背、Al-Pb合金層、復合后的軸瓦毛坯、支架水冷銅套、石墨下模、石墨上模，澆口安放在石墨上模的開口部位，通過澆口可以控制澆注速度，鋼背位于石墨上下模構成的模具腔內，來自澆口的合金液澆注在鋼背上，鋼背的移動速度(即連鑄拉鑄速度)由送料平臺決定，復合后的軸瓦毛坯位于石墨下模和石墨上模之間，并隨著鋼背的送入而拉出，水冷銅套內部雙向通入冷卻水，并與石墨上下模緊密接觸，決定了熔體的冷卻速度，石墨下模、石墨上模結合在一起，決定了鋼背上復合的合金層的厚度，支架將各部分連接成一個整體，復合后的軸瓦毛坯上合金層厚度與連鑄拉鑄速度、水冷銅套管道中的冷卻水和鋼板預熱溫度共同決定了(1)合金層與鋼背復合的粘結強度(2)由冷卻速度控制的合金層組織和過渡層的組織。
本發明的熔化裝置控制Al-Pb合金熔體的熔化和流量，確保獲得單一液相的合金熔體，在熔化裝置中將Al熔化到單一液相線溫度以上50℃，加入鉛粒，覆蓋上專用多功能熔劑，再升溫到上述溫度，靜置20～30min；開動送料整平裝置，使鋼背以一定的速度通過連鑄復合裝置，打開流量控制器，將合金液注入連鑄復合裝置內，使合金液與鋼背復合并快速冷卻，熔化裝置上部采用專用多功能熔劑或惰性氣體保護和凈化，熔化裝置下部有熔體輸出口，并采用鋁液流量控制裝置控制熔體的澆注速度和澆注量；在鋼背進入連鑄復合裝置前，可以獲得所需要的預熱溫度，而將復合坯料拉出連鑄復合裝置后，利用輔助裝置用水再次冷卻，以便整平、裁切、輸出和堆疊。
本發明具有實質性特點和顯著進步，同現有技術相比，在獲得上述冷卻速度時，既可以保證合金熔體在整個生產過程中不會出現Pb偏析，還可以確保合金層與鋼背的結合強度大小合理和不出現鉛變形情況。采用連鑄復合裝置生產Al-(5-20)％Pb-鋼背軸瓦材料，可以確保軸瓦毛坯的合金層組織為鉛相顆粒以細小的近似球狀均勻分布于基體上，鉛粒的平均直徑為10μm左右；合金層與鋼背之間的過渡層組織合理，粘結強度遠大于軋制Al-20％Sn-鋼背磚瓦材料，工藝簡單，生產率高，完全可以滿足國內外內燃機軸瓦的需求。
圖1本發明結構示意2連鑄復合裝置結構示意圖
具體實施例方式如圖1、圖2所示，本發明主要包括熔化裝置1、連鑄復合裝置2、送料整平裝置3和輔助裝置4，連鑄復合裝置2、送料整平裝置3固定在地面地基上，熔化裝置1用支架5固定位于連鑄復合裝置2上端，熔化裝置1下端輸液口高于下部的連鑄復合裝置2，熔化裝置1通過其下端出液管與連鑄復合裝置2相互連接，連鑄復合裝置2、送料整平裝置3和輔助裝置4通過送料平臺6組合在一起。
連鑄復合裝置包括澆口7、鋼背8、Al-Pb合金層9、復合后的軸瓦毛坯10、支架11、水冷銅套12、石墨下模13、石墨上模14，澆口7安放在石墨上模14的開口部位，鋼背8位于石墨上下模13、14構成的模具腔內，復合后的軸瓦毛坯10位于石墨下模13和石墨上模14之間，水冷銅套12內部雙向通入冷卻水，并與石墨上下模13、14緊密接觸，石墨下模13、石墨上模14結合在一起，支架11將各部分連接成一個整體。
權利要求
1.一種Al-Pb合金-鋼背軸瓦材料的水平連鑄復合裝置，主要包括熔化裝置(1)、送料整平裝置(3)和輔助裝置(4)，其特征在于還包括連鑄復合裝置(2)，連鑄復合裝置(2)、送料整平裝置(3)固定在地面地基上，熔化裝置(1)用支架(5)固定位于連鑄復合裝置(2)上端，熔化裝置(1)下端輸液口高于下部的連鑄復合裝置(2)，熔化裝置(1)通過其下端出液管與連鑄復合裝置(2)相互連接，連鑄復合裝置(2)、送料整平裝置(3)和輔助裝置(4)通過送料平臺(6)組合在一起。
2.根據權利要求1所述的這種Al-Pb合金-鋼背軸瓦材料的水平連鑄復合裝置，其特征是連鑄復合裝置包括澆口(7)、鋼背(8)、Al-Pb合金層(9)、復合后的軸瓦毛坯(10)、支架(11)、水冷銅套(12)、石墨下模(13)、石墨上模(14)，澆口(7)安放在石墨上模(14)的開口部位，鋼背(8)位于石墨上下模(13)、(14)構成的模具腔內，復合后的軸瓦毛坯(10)位于石墨下模(13)和石墨上模(14)之間，水冷銅套(12)內部雙向通入冷卻水，并與石墨上下模(13)、(14)緊密接觸，石墨下模(13)、石墨上模(14)結合在一起，支架(11)將各部分連接成一個整體。
全文摘要
Al－Pb合金－鋼背軸瓦材料的水平連鑄復合裝置屬于鑄造領域。本發明主要包括熔化裝置、連鑄復合裝置、送料整平裝置和輔助裝置，連鑄復合裝置、送料整平裝置固定在地面地基上，熔化裝置用支架固定位于連鑄復合裝置上端，熔化裝置下端輸液口高于下部的連鑄復合裝置，熔化裝置通過其下端出液管與連鑄復合裝置相互連接，連鑄復合裝置、送料整平裝置和輔助裝置通過送料平臺組合在一起。本發明具有實質性特點和顯著進步，在獲得合理的冷卻速度時，既可以保證合金熔體在整個生產過程中不會出現Pb偏析，還可以確保合金層與鋼背的結合強度大小合理和不出現鉛變形情況，工藝簡單，生產率高，完全可以滿足國內外內燃機軸瓦的需求。
文檔編號B22D19/16GK1396022SQ0211180
公開日2003年2月12日 申請日期2002年5月23日 優先權日2002年5月23日
發明者朱昱, 倪紅軍, 黃明宇, 廖萍 申請人:上海交通大學, 南通工學院