[发明专利]钢体铜衬双层金属材料浇注工艺

说明书

本发明属双金属加工工艺，主要涉及基体与减磨层材料的成材浇注。

公知静浇注是钢体铜衬材料的成材方法，可适用于常规钢体铜衬双层金属材料的生产制作，而且工艺较为简单，已被广泛采用，但在实际应用中，双层金属的结合强度，浇注质量均较难控制，对基体材质又有一定要求，因而给使用带来影响。

本发明目的是提出改善双层金属结合强度，稳定产品质量的浇注工艺。

本发明目的是这样实现的，依次进行包括对双金属基体结合面处的予清理、基体加热、浇注待结合衬材金属熔液，粘结后冷却直至成材，其中，在加热至浇注阶段中应维持适宜的流动气氛，即在加热初始阶段保持惰性气氛或还原气氛，其气氛强度以避免受热基体氧化为限，在加热后期应保证为还原气氛，还原强度以充分还原基体结合表面的氧化物为限，待实施浇注前改为惰性气氛，在惰性气氛中进行浇注。这样，流动气氛有利于排除基体结合面处，在加热过程中产生不利于浇注结合的生成物，维持正常气氛，初始阶段的气氛控制可以防止基体结合面处在加热过程中被氧化，随后的还原气氛则可充分还原基体结合面处已有的氧化表面，消除有碍双金属结合的氧化物，并使基体结合处表面活性增强。从而增加双层金属间的结合强度，使产品质量稳定，使本发明目的得以实现。

本发明当基体为中高碳铁碳合金材料时，在加热初始阶段后期流动气氛中加入有一定含量的氧或水份，其含量与气氛的强度应控制在使基体待结合表面产生适度脱碳，其脱碳程度以满足欲浇注衬材金属与基体正常结合的含碳要求为限，此后则与加热后期维持还原气氛的工序相衔接，直至浇注成材。改变初期加热气氛的构成，适应了变化后基体材质，同时满足了双层金属材料的结合要求，从而扩大了本发明的适用领域，自然后期还原气氛的具体参数要依前期加热后表面存在的氧化物含量决定，与低碳基体有所区别。

本发明初始与后期加热的衔接温度点控制在600-900℃。因此前可以选用较经济和质量指标较低的惰性气氛，以避免加热过程中的氧化倾向，在衔接温度之后则去除基体待结合面氧化物的还原作用条件易于满足，从而使基体粘结或熔合面洁净，无氧化夹杂，能严格符合浇注要求，且较高的衔接温度，亦可满足对中高碳基体待结合面处的脱碳要求。

本发明借助控制双层金属静止浇注加热过程中结合面处的环境气氛，有效地把握浇注前结合面的状态，从而充分满足双层金属浇注对基体结合面的特定要求，提高了成材质量，所提出降低基体表面含碳量的具体途径，扩大了基体的选材范围，增加了双层金属材料的品种，改善其性能，扩大了双层金属合金的适用场合;本工艺实施的条件容易满足，工艺参数易于控制，工艺过程稳定，所需成本亦经济合理，有工业实施前景。

附图给出工艺流程图，以简明表述本发明的主要内容。

图1为钢体铜衬双层金属材料浇注工艺图;

图2为中高碳铁碳合金基体双层金属材料浇注工艺图。

第一实施例为双层金属轴套的浇注工艺，其基体为低碳钢，含碳量小于0.25%，浇注的铜衬合金为铅铜，其成份组成：Pb-19%，Sn-1.5%，Ni＜0.5%。

首先对钢体进行初步清理，在碱液中去除钢体在机加工时附着的油污、钢屑或钢末，然后水洗洪干。随后把钢体放入加热炉中进行加热，并对钢体待注入铜合金的粘结面或型腔通以气体，该气体应为氮气或其它惰性气体或其它还原性气体。一般选用氮气较为经济，这样可防止基体受热而产生氧化，并使残留的油污等挥发物随气体带走。通入的气体流量应保证所通入腔体内的正压。加热时，应使钢体各部位的温度尽可能均匀，升温速度尽可能快。温度达800℃时，改通氢气或分解氨氢氮混合气体。主要还原粘结面存有的氧化物，所通入的还原气体露点不大于-30℃。此后继续升温至浇注温度1100℃，浇注温度前的还原处理时间不小于30分钟。浇注前改通氮气保护，因氢气与铜合金有吸气现象。需待氢气排净后，方可将已熔炼好的铜合金浇注入钢体内。有时根据材质和粘结强度要求，还可在浇注完铜合金后保温5-20分钟或进一步升高温度至铜合金熔点以上150℃左右，保温5-20分钟，强化扩散粘结。铜合金浇注完后，钢体就可以从炉中取出，进行冷却。冷却可在空气中进行，或通过一定的方式进行通水间接冷却，直接水冷不宜采用以免产生应力导至铜合金出现裂纹。

采用上述工艺及本例给出的铜合金，铸后经对铸件进行检验，基体与铜衬的粘结强度，可达140N/mm²，粘结牢固，钢体与铜衬粘结面，无任何氧化物夹杂。