[發明專利]Al－Pb合金－鋼背軸瓦材料的水平連鑄復合裝置

無效

• 申請號: 02111806.X
• 申請日: 2002-05-23
• 公開（公告）號: CN1396022A
• 公開（公告）日: 2003-02-12
• 發明（設計）人: 朱昱;倪紅軍;黃明宇;廖萍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;南通工學院
• 主分類號: B22D19/16
• 分類號: B22D19/16;B22D11/045
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟

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。