[发明专利]Al－Pb合金－钢背轴瓦材料的水平连铸复合装置

说明书

技术领域：本发明涉及的是一种钢背轴瓦制作装置，特别是一种Al-Pb合金-钢背轴瓦材料的水平连铸复合装置，属于铸造领域。

背景技术：由于铝-铅系合金具有优异的耐磨性和抗咬合性，并具有自润滑作用，该种合金将广泛取代铝-锡系合金用作汽车等内燃机轴瓦。由于铝-铅系合金容易产生重力偏析的缺点，因而用于生产铝-铅系合金的方法仍然不能满足内燃机轴瓦的市场要求。国内外在生产和研究该种合金时大多采用(1)粉末冶金烧结轧制法，(2)超声波感应搅拌法，(3)搅拌速冷法，(4)感应搅拌连铸法，(5)机械合金化，(6)搅拌熔体普通铸造法。以上方法缺点为：或设备复杂昂贵，或生产率极低，或两者兼有，不能适用于大规模的制造和生产。

目前国内有代表性的铝-铅系合金的生产和研究制造方法是(1)1995年由北京有色金属研究总院与北京汽车摩托车轴瓦厂合作，建立了年生产能力为1000吨的Al-Pb系轴瓦合金复合带生产线。但生产均采用传统的RS/PM工艺(即通过气雾化形成Al-Pb合金粉末，再轧制烧结后与钢背轧制复合形成轴瓦材料)和装置，其工艺复杂，流程长，产品质量不易控制，成本高，产量低，从而降低了企业的竞争力；其次，运用该工艺，铅的含量受到限制，一般不超过10％；另外采用轧制法复合合金层与钢背，造成晶粒变形，也会大大降低轴瓦材料的性能。经文献检索发现，作者孙大仁等，在《特种铸造及有色合金》1998(5)：24-26一文《铸造铝铅合金滑动轴承合金的制备及其显微组织》介绍在铝-铅合金制造过程中，熔体升温到700℃，强力搅拌，再用普通方法铸造。由于搅拌与铸造过程的时间差，加上铸造过程冷却速度慢，因而该种制造方法不能消除铸造过程的铅偏析，另外，制造轴瓦时，还需将合金与钢板轧制，也降低了轴瓦生产的效率。

发明内容：本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种Al-Pb合金-钢背轴瓦材料的水平连铸复合装置，采用连铸复合装置，即将Al-Pb合金熔体加热到单一液相线以上，然后将合金熔体浇注在钢背上，在保证合金层与钢背复合良好的条件下，通过采用水冷结晶器的方法，确保合金熔体获得×10²℃/S的冷却速度，从而获得合金层中铅粒分布均匀，铅粒细小，合金层与钢背之间过渡层组织合理、结合良好的Al-(5-20)％Pb-钢背轴瓦材料。本发明主要包括：熔化装置、连铸复合装置、送料整平装置和辅助装置，连铸复合装置、送料整平装置固定在地面地基上，熔化装置用支架固定位于连铸复合装置上端，熔化装置下端输液口高于下部的连铸复合装置，熔化装置通过其下端出液管与连铸复合装置相互连接，连铸复合装置、送料整平装置和辅助装置通过送料平台组合在一起。

连铸复合装置包括：浇口、钢背、Al-Pb合金层、复合后的轴瓦毛坯、支架水冷铜套、石墨下模、石墨上模，浇口安放在石墨上模的开口部位，通过浇口可以控制浇注速度，钢背位于石墨上下模构成的模具腔内，来自浇口的合金液浇注在钢背上，钢背的移动速度(即连铸拉铸速度)由送料平台决定，复合后的轴瓦毛坯位于石墨下模和石墨上模之间，并随着钢背的送入而拉出，水冷铜套内部双向通入冷却水，并与石墨上下模紧密接触，决定了熔体的冷却速度，石墨下模、石墨上模结合在一起，决定了钢背上复合的合金层的厚度，支架将各部分连接成一个整体，复合后的轴瓦毛坯上合金层厚度与连铸拉铸速度、水冷铜套管道中的冷却水和钢板预热温度共同决定了：(1)合金层与钢背复合的粘结强度(2)由冷却速度控制的合金层组织和过渡层的组织。

本发明的熔化装置控制Al-Pb合金熔体的熔化和流量，确保获得单一液相的合金熔体，在熔化装置中将Al熔化到单一液相线温度以上50℃，加入铅粒，覆盖上专用多功能熔剂，再升温到上述温度，静置20～30min；开动送料整平装置，使钢背以一定的速度通过连铸复合装置，打开流量控制器，将合金液注入连铸复合装置内，使合金液与钢背复合并快速冷却，熔化装置上部采用专用多功能熔剂或惰性气体保护和净化，熔化装置下部有熔体输出口，并采用铝液流量控制装置控制熔体的浇注速度和浇注量；在钢背进入连铸复合装置前，可以获得所需要的预热温度，而将复合坯料拉出连铸复合装置后，利用辅助装置用水再次冷却，以便整平、裁切、输出和堆叠。