[发明专利]金属套圆柱体外表面双金属复合材料件及其制备方法

权利要求书

1.一种金属套圆柱体外表面双金属复合材料件，其特征在于：采用金属套圆柱体外表面作为基体界面，与第二种金属层结合，从而在金属套圆柱体外表面形成牢固结合的第二种金属层，其中第二种金属的熔点低于基体金属的熔点，且金属套壁设有孔，在孔中充填第二种金属，形成与第二种金属层一体连接的第二种金属栓形部分，第二种金属栓形部分栓塞嵌合于穿过金属套壁的孔中，使金属套圆柱体外表面与第二种金属层形成界面结合和钉匝固定嵌合锚固的一体化结构；所述金属套圆柱体外表面双金属复合材料件采用如下方法制备而成，步骤如下：

a.模具芯部组件加工和预处理：

首先将被浇铸圆柱体金属套进行预制加工，通过机加工在金属套中间以不大于120度间隔设有内外通孔(1)，并在金属套两端设有十字槽(2)，所述十字槽(2)由四段短槽形成空间十字形分布形式，每段短槽设置于金属套端部表面，每段短槽的两端分别朝向金属套的内腔和外围开通，通过预处理工艺，去除金属套表面的杂质、铁锈，制成待浇铸第二种金属的金属套备件(5)，作为预制基础件，第二种金属的熔点低于金属套备件(5)的熔点；

b.组合式模具制作：

将在步骤a中得到的金属套备件(5)作为模具芯部组件，放入并安装于浇铸模具中，其中，浇铸模具由上端盖(3)、下端盖(6)和外钢圆筒(4)组成；先将金属套备件(5)放入下端盖(6)的边缘凸台(7)中，使边缘凸台(7)卡住金属套备件(5)的端部外缘，在下端盖(4)预留的焊接孔(8)位置将金属套备件(5)的一端与下端盖(6)两者焊接结合固定，使下端盖(6)的内侧表面作为金属套一端的十字槽(2)的覆盖面，使十字槽(2)形成空间十字形通孔结构；然后，将外钢圆筒(4)内圈与下端盖(6)外圈焊接起来；然后将上端盖(3)的边缘凸台(7)与嵌套内置于外钢圆筒(4)中的金属套备件(5)的另一端对齐，并且使上端盖(3)外端与外钢圆筒(4)内圈对齐，在上端盖(3)预留的焊接孔(8)位置将金属套备件(5)的端部与上端盖(3)两者焊接结合固定，使上端盖(3)的内侧表面作为金属套备件(5)另一端的十字槽(2)的覆盖面，也使十字槽(2)形成空间十字形通孔结构，从而使金属套备件(5)与外钢圆筒(4)之间的间隙空腔和金属套备件(5)内腔之间，通过金属套备件(5)两端的十字形通孔结构和内外通孔(1)进行连通，形成互相连通的双层腔形式的模具芯腔结构；然后，将外钢圆筒(4)内圈与上端盖(3)外圈焊接起来；从而将金属套备件(5)封装于由上端盖(3)、下端盖(6)和外钢圆筒(4)组成的模具中，同时以金属套备件(5)作为临时芯腔模具组件，形成利用嵌套安装结合方式制成的具有浇铸腔体的组合式模具(14)；且上端盖(3)和下端盖(6)的焊接孔(8)皆与金属套备件(5)两端的非开槽区域对应；且在金属套备件(5)的内腔中、金属套备件(5)的内外通孔(1)中、金属套备件(5)的十字槽(2)中或金属套备件(5)与外钢圆筒(4)之间的空隙空腔中，填入的第二种金属碎料，控制第二种金属碎料的总填入数量至少为：当第二种金属碎料通过熔化再凝固后，能至少填满金属套备件(5)与外钢圆筒(4)之间的空隙空腔；

c.组合式模具加热和浇铸金属液制备：

将在步骤b中制成的组合式模具(14)整体放入马弗箱中，进行加热不低于1000℃，并使组合式模具(14)中填入的第二种金属碎料完全熔化成第二种金属液体；

d.离心铸造和冷却热处理：

将在步骤c经过加热的组合式模具(14)放入离心浇铸机(13)的传动轴(12)上安装的夹具(11)中，进行夹紧安装固定，控制离心浇铸机(13)的转速在100～700转/分钟，使组合式模具(14)高速旋转，在离心作用下，使组合式模具(14)中的第二种金属液体汇流进入金属套备件(5)与外钢圆筒(4)之间的间隙空腔中，并使第二种金属液体均匀充满金属套备件(5)与外钢圆筒(4)之间的间隙空腔中；待组合式模具(14)内部的高温第二种金属液体温度降至800～1000℃时，采用空冷或者雾化水冷的方式，将组合式模具(14)进行冷却，使金属套备件(5)与外钢圆筒(4)之间的间隙空腔中的第二种金属液体逐渐凝固，使作为内层的金属套备件(5)、作为中间层的第二种金属层和作为外层的外钢圆筒(4)壁结合成为三明治结构的复合金属结合体；

e.机械加工精整去除边料工艺：

将在步骤d中得到的离心之后冷却的复合金属结合体进行机械加工，通过车削方法去除复合金属结合体两端的上端盖(3)、下端盖(6)和十字槽(2)的相关部分，并去除外钢圆筒(4)的相关部分，使复合金属结合体剩余的部分仅为圆柱体金属套材料层(16)与第二种金属层(15)，从而制得圆柱体外表面结合第二种金属层(15)的双金复合件毛坯成品，作为金属套圆柱体外表面双金属复合材料件。