[發明專利]一種滑動軸承軸瓦材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010914093.4
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112222575B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 張小立;盧冶;李小兵;朱海洋
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K9/28;B23K9/32
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 徐澍

本發明公開了一種滑動軸承軸瓦材料及其復合增材制備工藝。該軸瓦材料依次由背襯、結合層、減摩層組成，背襯的材質為中低碳鋼，結合層和減摩層的材質皆為錫基巴氏合金，其中結合層采用Sb和Cu含量低的錫基巴氏合金；使用MIG焊和半固態擠出相結合的方法先后制得結合層和減摩層。具體制備方法是：MIG焊槍與半固態漿料擠出管保持固定的角度，當焊槍在背襯上進行MIG焊時，半固態擠出管同時向相同的背襯位置擠出半固態材料，如此在背襯的表面先后沉積結合層和減摩層，由此制得所述軸瓦材料。該方法效率高、可大幅降低工裝成本和加工余量，并且具有良好的焊接質量。

技術領域

本發明屬于增材制造領域，具體涉及一種用于制備大型滑動軸瓦瓦塊材料的電弧和半固態復合增材制造工藝。

背景技術

錫基巴氏合金因其具有較高的減摩性能、良好的嵌入性、摩擦順應性和耐腐蝕性等優越的綜合性能，主要應用于大型機械主軸的軸瓦、軸承、軸襯、軸套。其中，由于其承載能力大、減震、耐磨，是大型機械理想的軸瓦材料。

巴氏合金軸瓦大部分都采用中低碳鋼作為襯背材料(簡稱“鋼背”)，通過鋼襯背鍛件擴氫退火處理、機加工、清洗、預熱、熱浸鍍掛錫、并采用重力鑄造或者離心澆鑄的方法形成一層巴氏合金層，這種鑄造復合制備工藝除了脫瓦率高、復層金屬接合強度低、易出現鑄造缺陷等缺點外，對于大型機械所需要的軸瓦來說，鑄造工藝所需要的模具、運轉設備費用較高，生產周期長。同時為了提高巴氏合金層和背襯材料的結合強度，一般在鋼背內表面加工楔形槽增加表面積以達到提高結合強度的目的。由于軸瓦工作面往往是曲面，重力鑄造為克服偏析帶來的各部位性質不均而不得已提高澆鑄層厚度，造成了時間和材料的浪費，即使是離心鑄造，表面缺陷也比較多，鑄造復合工藝巴氏合金層的加工余量是工作層厚度的1～3倍。另外在實際應用中，鑄造復合的軸瓦在工作過程中遇到局部修復情況，無論是火焰加熱或者電弧加熱修復，由于鋼背局部膨脹產生熱應力經常性的出現軸瓦合金層脫落現象，需要整體性拆裝，進行二次澆鑄復合。

針對鑄造復合工藝中上述問題，電弧增材制造工藝目前發展和應用于軸瓦雙層材料的制備中，主要有兩種：鎢極氬弧焊(TIG)和熔化極惰性氣體保護焊(MIG)。電弧增材制造工藝相對簡單，在焊接機器人和變位工裝夾具配合下，直接在鋼背上實現各方位的巴氏合金層復合增材制造。焊接軸瓦結合強度較高，晶粒細小，堆焊層結構致密，具有良好的減摩性能。但是電弧增材制造過程中，電弧溫度高達2600K以上，低熔點的錫基合金易產生飛濺、易氧化形成黑色氧化物夾雜和氣孔等缺陷，保護氣氛下焊縫質量受到周圍環境限制較多；同時錫基合金易于流動對焊接的連續性有著很大的影響，在實際焊接過程中，前一道焊接層焊腳邊緣形貌對下一道焊縫的質量有著重要影響，不規則的焊腳是產生氣孔和夾雜的主要源頭，為了保證焊接層的成形性和焊縫質量，需要根據焊接焊道的凝固完成狀況、飛濺物和氧化物的產生情形，停頓焊接過程，進行散熱、焊層表面清理，限制了生產效率，因此在制造大型機械所用軸瓦時，巴氏合金層厚度在100mm以上，生產周期長，而且在實際生產中需要的焊絲成本也較高。

發明內容

本發明的目的之一在于提供滑動軸承軸瓦材料。具體的技術方案如下：

一種滑動軸承軸瓦材料，所述軸瓦材料依次由背襯、結合層、減摩層組成，背襯的材質為中低碳鋼，結合層和減摩層的材質皆為錫基巴氏合金；使用MIG焊和半固態擠出相結合的方法，先在背襯材料上沉積一層結合層，其中MIG焊的焊絲采用Sb含量為0.5～2wt％、Cu含量為0.5～2wt％的錫基巴氏合金；然后在所述結合層上逐層沉積至所需厚度形成減摩層，由此制得所述軸瓦材料。

優選地，沉積結合層時所用MIG焊的焊絲的成分為：0.5～2wt％的Sb、0.5～2wt％的Cu、0.1～0.5wt％的Ni、0.01～0.05wt％的Ag、余量為Sn。

本發明的目的之二是提供所述滑動軸承軸瓦材料的制備方法。具體技術方案如下：

所述滑動軸承軸瓦材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將背襯清理干凈，并除油、除銹、烘干；