[发明专利]一种铜钢双金属构件的制备工艺、制备工装及缸体

说明书

本发明涉及缸体加工工艺技术领域，具体公开了一种铜钢双金属构件的制备工艺、制备工装及缸体，制备工艺包括：制作钢基体；将钢基体固定于喷射共沉积工作腔内；将共沉积工作腔充满保护气体；将钢基体预热至设定温度，设定温度低于钢材质的固相线温度；将含铜金属熔体沉积于钢基体的表面，既获得细小均匀等轴晶的含铜金属，又使铜钢界面初步复合，得到初步复合毛坯；初步复合毛坯转移至热压扩散工作腔内；将热压扩散工作腔充满保护气体；将初步复合毛坯预热至设定温度并保温，同时对其铜层进行加压，能够压实含铜金属的内部孔隙，提高致密度，同时促进铜钢界面原子扩散提高界面结合强度，以获得组织性能优异的铜钢双金属缸体。

技术领域

本发明涉及缸体加工工艺技术领域，尤其涉及一种铜钢双金属构件的制备工艺、制备工装及缸体。

背景技术

铜具有优异的延展性、减摩性、导电和导热性能，钢与铜(或铜合金)的复合构建因在性能上优势互补而具有良好的应用前景。在现有的工程机械的液压零部件中，有许多高端产品涉及到钢与铜的复合材料，如常见的液压柱塞泵缸体，为了解决使用过程中缸体与柱塞、配油盘等零件的摩擦副匹配问题，其缸体就是铜钢双金属复合的构件。

铜钢双金属的复合不是简单的机械贴合，而是钢与铜两种材料之间的冶金结合，即在两种材料的界面上发生原子之间的相互渗透和冶金反应，因而对复合工艺有很高的技术要求。目前，铜钢双金属复合缸体的制备方法以熔铸法为主，该方法中，在加热阶段作为基体层的钢体温度会超过固相线温度，而接下来的冷却阶段铜合金熔体凝固速度偏低，从而导致铜合金晶粒粗大、钢体混晶和铜钢界面结合强度低等组织性能问题，严重影响铜钢双金属复合缸体的整体性能。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种铜钢双金属构件的制备工艺、制备工装及缸体，以解决相关技术中的铜钢双金属通过熔铸加工，容易存在铜合金晶粒粗大、钢体混晶和铜钢界面结合强度低等组织性能问题。

一方面，本发明提供一种铜钢双金属构件的制备工艺，该铜钢双金属构件的制备工艺包括：

制作钢基体；

将所述钢基体固定于喷射共沉积工作腔内；

将所述共沉积工作腔充满保护气体；

将所述钢基体预热至设定温度，所述设定温度低于钢材质的固相线温度；

将含铜金属熔体沉积于所述钢基体的表面，并得到初步复合毛坯；

将所述初步复合毛坯转移至热压扩散工作腔内；

将所述热压扩散工作腔充满保护气体；

将所述初步复合毛坯预热至所述设定温度并保温，同时对所述初步复合毛坯的铜层进行加压，得到铜钢双金属构件。

作为铜钢双金属构件的制备工艺的优选技术方案，所述喷射共沉积工作腔内设有沉积基体，所述钢基体固定于所述喷射共沉积工作腔内的所述沉积基体；

将所述含铜金属熔体沉积于所述钢基体的表面时，所述沉积基体带动所述钢基体旋转，且同时沿竖直方向往复升降。

作为铜钢双金属构件的制备工艺的优选技术方案，所述沉积基体的旋转速度范围为50rpm～300rpm，所述沉积基体沿竖直方向往复升降的速度为0.5mm/s～50mm/s。

作为铜钢双金属构件的制备工艺的优选技术方案，对所述初步复合毛坯的铜层进行加压包括：

通过压杆沿竖直向下的方向对所述初步复合毛坯的铜层施加设定压力。

作为铜钢双金属构件的制备工艺的优选技术方案，所述钢基体的材质为45钢；和/或，

所述含铜金属的材质为纯铜、黄铜和青铜中的任一种。