[發明專利]對開式徑向軸瓦產品及其制作方法和激光重熔裝置

有效

• 申請號: 201410187569.3
• 申請日: 2014-05-06
• 公開（公告）號: CN103949614A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 張偉;趙光良
• 申請（專利權）人: 浙江機電職業技術學院
• 主分類號: B22D19/16
• 分類號: B22D19/16;B22D13/00;C22F1/16
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 周涌賀

技術領域

本發明涉及軸承技術領域，尤其是一種用于對開式徑向滑動軸承的軸瓦及其加工和激光重熔裝置。

背景技術

目前，滑動軸承因其結構緊湊、承載能力強、抗震性好、運轉精度高、工作平穩、噪聲小、使用壽命長等特性，廣泛應用于高速、重載、高精度、大功率的裝備中，是汽輪機、水輪機、核電機組、發電機、大中型電動機、汽車發動機、核潛艇、軍艦、大型輪船、工業泵、鼓風機、壓縮機、軋鋼機、齒輪箱、磨煤機等裝備的關鍵部件，對保證大型設備的正常安全運轉起著至關重要的作用。以對開式徑向滑動軸承為例，其結構主要有軸承蓋、軸瓦、軸承底座等。其中軸瓦直接與軸接觸，工作時承受較大的擠壓與摩擦，常出現磨粒磨損、刮傷、膠合、疲勞剝落和腐蝕磨損等損傷。軸瓦的損傷會影響滑動軸承的運行，造成額外的成本支出及維護工作的增加，延長非正常的停機時間。為保障滑動軸承運行的穩定、安全，要求軸瓦的摩擦系數和磨損量要小。軸瓦材料通常采用巴氏合金、銅合金、灰口鑄鐵和非金屬材料等，其中尤以巴氏合金材料的應用最廣。特別是對于那些批量小、尺寸大的軸瓦，通常采用離心澆鑄工藝，將巴氏合金澆鑄在軸瓦鋼背的內表面，形成巴氏合金層，制成雙金屬軸瓦。

軸瓦能否長期正常地工作，與巴氏合金的澆鑄質量密切相關。在離心澆鑄過程中，巴氏合金中的元素會隨著離心機轉速的提高而產生偏析，銅元素會向鋼背方向聚集，銻元素會在遠離鋼背的一面占有較多的成份，最大的偏析可以達到50%以上，使得巴氏合金本身的元素分布發生了根本性的變化，由此造成滑動軸承的使用性能的下降。此外，如果巴氏合金在離心澆鑄時溫度過高，合金中有雜質，瓦胎清洗不干凈，澆鑄后冷卻速度控制不好等，將會造成巴氏合金化合物粗大、夾渣、氣孔、裂紋、脫胎等缺陷，影響滑動軸承的耐疲勞、耐腐蝕和耐磨損等性能。

如附圖1所示離心澆鑄巴氏合金軸瓦的金相組織形貌，灰色的基體為α相，即銻在錫中的固溶體。在基體上分布著大量白色的方形SnSb金屬間化合物、針狀及星狀的Cu₆Sn₅金屬間化合物大塊粒子。此外，還存在大量黑色的球形氣孔。氣孔降低了巴氏合金的致密度，氣孔減少了軸瓦的有效承載面積，造成應力集中而降低了鑄件的塑性、韌性和抗疲勞性能等力學性能；粗大化合物破壞了組織的均勻性，將使巴氏合金強度降低，脆性增大，導致巴氏合金層在使用中容易剝落。此外，由于軸瓦在受擠壓后會發生變形，在變形過程中，在粗大化合物與錫基的界面處將產生很大應力集中，容易產生裂紋，降低了軸瓦的強度和耐疲勞性能，從而影響滑動軸承的使用安全性，降低其工作壽命。

發明內容

本發明要解決上述現有技術的缺點，提供一種晶粒及化合物細小，無表層裂紋、偏析、氣孔等缺陷的巴氏合金軸瓦及其激光重熔方法與工藝，可大大提高軸瓦的使用壽命。軸瓦離心澆鑄巴氏合金后，配合激光重熔裝置，采用激光重熔工藝，以改善離心澆鑄巴氏合金的組織和性能。

????本發明解決其技術問題采用的技術方案：這種對開式徑向軸瓦的制作方法，制作步驟如下：

1）將預先制作好的軸瓦鋼背內表面挖有定位槽；

2）將軸瓦鋼背裝入離心澆注機，在軸瓦鋼背的內表面澆鑄上液態巴氏合金；

3）巴氏合金凝固形成巴氏合金層后，在充入保護氣體的密閉空間中，并用激光裝置對巴氏合金層后進行激光重熔。

上述方法制作而成的對開式徑向軸瓦，包括外層的軸瓦鋼背和澆鑄在軸瓦鋼背內表面的巴氏合金層，軸瓦鋼背外表面的徑向設有一組間隔設置的徑向定位槽，軸瓦鋼背左右兩端上設有軸向定位槽。

這種加工上述對開式徑向軸瓦的激光重熔裝置，包括旋轉工作臺，旋轉工作臺上設有卡盤，卡盤上安裝有套筒，套筒內設有安裝軸瓦的內腔，內腔上設有定位鋼圈，套筒一端封閉并卡接在卡盤上，套筒另一端設有密封端蓋，密封端蓋的中心孔設有可內外伸縮和一定程度旋轉的橡膠褶皺套，橡膠褶皺套為軟性材料，橡膠褶皺套中穿入激光傳輸裝置，橡膠褶皺套的內端密封連接在密封端蓋的中心孔上，橡膠褶皺套的外端設有可套在激光傳輸裝置外表面上的壓圈；套筒上設有進氣接口和氣壓計；激光傳輸裝置包括激光聚焦鏡頭和噴嘴，激光聚焦鏡頭連接有與其同軸的水平調節套管，水平調節套管右端設有激光反射鏡頭和與其呈垂直的豎直調節套管，壓圈套在水平調節套管外表面上；激光聚焦鏡頭和激光反射鏡頭均設有進水口和出水口，密封端蓋上設有進水接口和出水接口，進水接口、出水接口分別通過導管連接激光聚焦鏡頭的進水口和出水口，進水接口、出水接口外端連接冷水機。