一種金屬尼龍復合軸套及其制造方法
【專利摘要】一種金屬尼龍復合軸套，由鑄型尼龍內層與圓筒形的鋅合金外層復合而成，其制造方法是：以鋅合金外層為鑄型尼龍的澆鑄模具，采用離心澆鑄的方法將尼龍活性混合料澆鑄到旋轉的預熱模具中，熔料在離心力的作用下在鋅合金外層的內壁進行聚合和成型。本發明的方法提高了軸套的抗震性，降低了成本，在保證軸套良好的強度及剛度的基礎上增強了軸套的耐磨性，而且因為鑄型尼龍本身密度小、質量輕、能長期負載等特點，本發明制得的復合軸套相比于鋅合金軸套更具有輕質、使用壽命長、生產成本低等優點。
【專利說明】
一種金屬尼龍復合軸套及其制造方法
技術領域
[0001]本發明屬于軸套的制造工藝領域，尤其涉及一種金屬尼龍復合軸套及其制造方法。
【背景技術】
[0002]摩擦和磨損消耗了全世界消費能源的30%?40%，摩擦作為一種物體運動過程中的自然現象，是人類認識自然和改造自然過程中面臨的老問題。為此，對于減摩、耐磨材料的研究是很有必要而且是一種必然的發展方向。
[0003]鑄造鋅鋁合金具有優良的減磨耐磨性能、機械性能和顯著的經濟性，可取代銅合金作耐磨材料，代替青銅作低、中速中溫重載軸承。所以，盡管鋅鋁合金問世時間不長，其相關科研技術的發展非常迅猛，應用范圍也越來越廣泛。隨著經濟發展，大件和異型件的應用增多，對合金產品性能提出了更高的要求。世界發達國家目前已經開發了一系列的高鋁鋅基減磨材料及復合材料，供不同工況下的軸瓦、軸套、滑塊等選用。而國內由于長期受傳統觀念的影響，絕大多數冶金企業仍使用常規牌號的ZA27合金，該合金的耐磨性和抗震性還不夠好，有些時候不能滿足實際工業生產的需要，因此本發明旨在保證軸套的強度及剛度的前提下，改善軸套的耐磨性及抗震性，同時在一定程度上達到了輕質和降低成本的目的。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種金屬尼龍復合軸套及其制造方法，通過對鋅合金外層結構的改進并結合離心澆鑄的方法，有利于內層尼龍與外層金屬之間的結合，在保證軸套強度與剛度的基礎上提高了軸套的耐磨性，并具有輕質、使用壽命長、成本低廉的優點。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:
一種金屬尼龍復合軸套，該復合軸套由鑄型尼龍內層與圓筒形的鋅合金外層復合而成，并且，鑄型尼龍內層的厚度與鋅合金外層的厚度比小于2:lo
[0006]—種制造所述金屬尼龍復合軸套的方法，該制造方法為離心鑄造法，具體步驟如下:
(1)以ΖΑ27或ΖΑ303合金為原料鑄造鋅合金外層，并將其進行保溫處理，保溫溫度為360°C，保溫時間為4h，然后空冷處理，在鑄造鋅合金外層的過程中，在鋅合金外層的內壁沿其軸向均勻設置三條燕尾槽，并且，鋅合金外層兩端分別鑄造朝所在端面中心凸出的環形凸緣；
(2)將步驟(I)加工的鋅合金外層通過其端部的環形凸緣固定于臥式離心機的機臺上，然后將鋅合金外層預熱至140_150°C ；
(3)啟動臥式離心機，將180°C的尼龍活性混合料澆鑄到以500?600r/min速度旋轉的鋅合金外層內，通過加熱鋅合金外層對其保溫20-30min，保溫的溫度為140-150°C，然后停止加熱并繼續旋轉3-5分鐘，待由尼龍活性混合料形成的鑄型尼龍內層的溫度降至140?150°(:時，關閉臥式離心機并從臥式離心機上卸下復合軸套，將其放入100-110°C的保溫箱中保溫3-5h后，隨爐冷卻至50°C以下取出空冷至室溫，即可得到金屬尼龍復合軸套成品。
[0007]優選的，所述燕尾槽的深度為1-2_。
[0008]優選的，所述鋅合金外層一端環形凸緣的寬度大于成型后的鑄型尼龍內層的厚度，另一端環形凸緣的寬度為鋅合金外層筒壁厚度的>4倍。
[0009]本發明所用的尼龍活性混合料為本領域常用的材料，其組分與制備方法為本領域技術人員所熟知，因此，在此不再贅述。
[0010]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
第一，本發明提高了軸套的抗震性，降低了成本，在保證軸套良好的強度及剛度的基礎上增強了軸套的耐磨性，而且因為鑄型尼龍本身密度小、質量輕、能長期負載等特點，本發明制得的復合軸套相比于鋅合金軸套更具有輕質、使用壽命長、生產成本低等優點；
第二，本發明采用離心澆鑄的工藝并在鋅合金外層內壁設置燕尾槽，有利于鑄型尼龍內層與鋅合金外層之間的緊密結合。
【附圖說明】
[0011]圖1是利用本發明的方法加工的金屬尼龍復合軸套橫截面的結構示意圖。
[0012]圖2是鋅合金外層縱切后的局部結構示意圖。
[0013]圖中標記:1、鋅合金外層，2、鑄型尼龍內層，3、燕尾槽，4、環形凸緣。
【具體實施方式】
[0014]下面通過具體的實施方式對本發明作進一步的說明，以便更好的理解本發明。
[0015]實施例1:一種金屬尼龍復合軸套，該復合軸套由鑄型尼龍內層2與圓筒形的鋅合金外層I復合而成，并且，鑄型尼龍內層2的厚度與鋅合金外層I的厚度比小于2:lo
[0016]一種制造上述金屬尼龍復合軸套的方法，該方法所用的材料為ΖΑ27合金和尼龍活性混合料，所用到的設備是臥式離心機，并采用離心澆鑄的工藝鑄造內層為鑄型尼龍、外層為鋅合金的復合軸套，具體的工藝步驟如下:
(1)利用ΖΑ27合金鑄造鋅合金外層I，并在鋅合金外層I的內壁沿其軸向均勻設置三條燕尾槽3，燕尾槽3的深度為1mm，鋅合金外層I的兩端分別鑄造朝所在端面中心凸出的環形凸緣4，并且，其中一端的環形凸緣4的寬度大于成型后的鑄型尼龍內層2的厚度，另一端環形凸緣4的寬度是鋅合金外層I筒壁厚度的3倍；
(2)將所鑄造的鋅合金外層I通過較寬的環形凸緣4懸臂式固定在臥式離心機的機臺上，然后將鋅合金外層I預熱到140°C;
(3)啟動臥式離心機帶動機臺上的鋅合金外層I旋轉，同時將180°C的尼龍活性混合料澆鑄到以500r/min速度旋轉的鋅合金外層I內，通過加熱鋅合金外層I對其保溫20min，保溫的溫度為140°C，然后停止加熱并以所述的速度繼續旋轉3分鐘，待尼龍活性混合料形成的鑄型尼龍內層2的溫度降至140°C時，關閉臥式離心機并從臥式離心機上卸下復合軸套，將其放入100°C的保溫箱中保溫3h后，隨爐冷卻至50°C以下取出空冷至室溫，即可得到金屬尼龍復合軸套成品。
[0017]在使用中，可以根據實際需要將復合軸套兩端的環形凸緣4加工除掉，也可以保由ο
[0018]實施例2:—種金屬尼龍復合軸套，該復合軸套由鑄型尼龍內層2與圓筒形的鋅合金外層I復合而成，并且，鑄型尼龍內層2的厚度與鋅合金外層I的厚度比小于2:lo
[0019]一種制造上述金屬尼龍復合軸套的方法，該方法所用的材料為ΖΑ27合金和尼龍活性混合料，所用到的設備是臥式離心機，并采用離心澆鑄的工藝鑄造內層為鑄型尼龍、外層為鋅合金的復合軸套，具體的工藝步驟如下:
(1)利用ΖΑ27合金鑄造鋅合金外層I，并在鋅合金外層I的內壁沿其軸向均勻設置三條燕尾槽3，燕尾槽3的深度為2mm，鋅合金外層I的兩端分別鑄造朝所在端面中心凸出的環形凸緣4，并且，其中一端的環形凸緣4的寬度大于成型后的鑄型尼龍內層2的厚度，另一端環形凸緣4的寬度是鋅合金外層I筒壁厚度的4倍；
(2)將所鑄造的鋅合金外層I通過較寬的環形凸緣4懸臂式固定在臥式離心機的機臺上，然后將鋅合金外層I預熱到150°C;
(3)啟動臥式離心機帶動機臺上的鋅合金外層I旋轉，同時將180°C的尼龍活性混合料澆鑄到以600r/min速度旋轉的鋅合金外層I內，通過加熱鋅合金外層I對其保溫30min，保溫的溫度為150°C，然后停止加熱并以所述的速度繼續旋轉5分鐘，待尼龍活性混合料形成的鑄型尼龍內層2的溫度降至150°C時，關閉臥式離心機并從臥式離心機上卸下復合軸套，將其放入110°C的保溫箱中保溫5h后，隨爐冷卻至50°C以下取出空冷至室溫，即可得到金屬尼龍復合軸套成品。
[0020]在使用中，可以根據實際需要將復合軸套兩端的環形凸緣4加工除掉，也可以保由ο
[0021]實施例3:—種金屬尼龍復合軸套，該復合軸套由鑄型尼龍內層2與圓筒形的鋅合金外層I復合而成，并且，鑄型尼龍內層2的厚度與鋅合金外層I的厚度比小于2:lo
[0022]一種制造上述金屬尼龍復合軸套的方法，該方法所用的材料為ΖΑ27合金和尼龍活性混合料，所用到的設備是臥式離心機，并采用離心澆鑄的工藝鑄造內層為鑄型尼龍、外層為鋅合金的復合軸套，具體的工藝步驟如下:
(1)利用ΖΑ27合金鑄造鋅合金外層I，并在鋅合金外層I的內壁沿其軸向均勻設置三條燕尾槽3，燕尾槽3的深度為1mm，鋅合金外層I的兩端分別鑄造朝所在端面中心凸出的環形凸緣4，并且，其中一端的環形凸緣4的寬度大于成型后的鑄型尼龍內層2的厚度，另一端環形凸緣4的寬度是鋅合金外層I筒壁厚度的3倍；
(2)將所鑄造的鋅合金外層I通過較寬的環形凸緣4懸臂式固定在臥式離心機的機臺上，然后將鋅合金外層I預熱到145°C;
(3)啟動臥式離心機帶動機臺上的鋅合金外層I旋轉，同時將180°C的尼龍活性混合料澆鑄到以550r/min速度旋轉的鋅合金外層I內，通過加熱鋅合金外層I對其保溫25min，保溫的溫度為145°C，然后停止加熱并以所述的速度繼續旋轉4分鐘，待尼龍活性混合料形成的鑄型尼龍內層2的溫度降至145°C時，關閉臥式離心機并從臥式離心機上卸下復合軸套，將其放入100°C的保溫箱中保溫4h后，隨爐冷卻至50°C以下取出空冷至室溫，即可得到金屬尼龍復合軸套成品。
[0023]在使用中，可以根據實際需要將復合軸套兩端的環形凸緣4加工除掉，也可以保由ο
[0024]實施例4:一種金屬尼龍復合軸套，該復合軸套由鑄型尼龍內層2與圓筒形的鋅合金外層I復合而成，并且，鑄型尼龍內層2的厚度與鋅合金外層I的厚度比小于2:lo
[0025]一種制造上述金屬尼龍復合軸套的方法，該方法所用的材料為ΖΑ303合金和尼龍活性混合料，所用到的設備是臥式離心機，并采用離心澆鑄的工藝鑄造內層為鑄型尼龍內層、外層為鋅合金外層的復合軸套，具體的工藝步驟如下:
(1)利用ΖΑ303合金鑄造鋅合金外層I，并在鋅合金外層I的內壁沿其軸向均勻設置三條燕尾槽3，燕尾槽3的深度為1mm，鋅合金外層I的兩端分別鑄造朝所在端面中心凸出的環形凸緣4，并且，其中一端的環形凸緣4的寬度大于成型后的鑄型尼龍內層2的厚度，另一端環形凸緣4的寬度是鋅合金外層I筒壁厚度的3倍；
(2)將所鑄造的鋅合金外層I通過環形凸緣4固定在臥式離心機的機臺上，然后將鋅合金外層預熱到140°C ；
(3)啟動臥式離心機帶動機臺上的鋅合金外層I旋轉，同時將180°C的尼龍活性混合料澆鑄到以500r/min速度旋轉的鋅合金外層I內，通過加熱鋅合金外層I對其保溫20min，保溫的溫度為140°C，然后停止加熱并以所述的速度繼續旋轉3分鐘，待尼龍活性混合料形成的鑄型尼龍內層2的溫度降至140°C時，關閉臥式離心機并從臥式離心機上卸下復合軸套，將其放入100°C的保溫箱中保溫3h后，隨爐冷卻至50°C以下取出空冷至室溫，即可得到金屬尼龍復合軸套成品。
[0026]在使用中，可以根據實際需要將復合軸套兩端的環形凸緣4加工除掉，也可以保由ο
[0027]在以上實施例中，所用的尼龍活性混合料為本領域常用的材料，其制備方法是:以己內酰胺單體為原料，加熱至130 °C熔化，抽真空脫水20min，然后向其中加入催化劑氫氧化鈉，再次抽真空脫水lOmin，得到反應熔體，加入助催化劑三苯甲烷三異氰酸酯，混合均勻，在180 °C下保溫待澆注;其中催化劑、助催化劑與己內酰胺單體的重量比為(0.2?1.0 ):(0.2?0.5);100ο
【主權項】
1.一種金屬尼龍復合軸套，其特征在于:該復合軸套由鑄型尼龍內層與圓筒形的鋅合金外層復合而成，并且，鑄型尼龍內層的厚度與鋅合金外層的厚度比小于2:lo2.一種制造權利要求1所述金屬尼龍復合軸套的方法，其特征在于:該制造方法為離心鑄造法，具體步驟如下: (1)以ΖΑ27或ΖΑ303合金為原料鑄造鋅合金外層，并將其進行保溫處理，保溫溫度為360°C，保溫時間為4h，然后空冷處理，在鑄造鋅合金外層的過程中，在鋅合金外層的內壁沿其軸向均勻設置三條燕尾槽，并且，鋅合金外層兩端分別鑄造朝所在端面中心凸出的環形凸緣； (2)將步驟(I)加工的鋅合金外層通過其端部的環形凸緣固定于臥式離心機的機臺上，然后將鋅合金外層預熱至140_150°C ； (3)啟動臥式離心機，將180°C的尼龍活性混合料澆鑄到以500?600r/min速度旋轉的鋅合金外層內，通過加熱鋅合金外層對其保溫20-30min，保溫的溫度為140-150°C，然后停止加熱并繼續旋轉3-5分鐘，待由尼龍活性混合料形成的鑄型尼龍內層的溫度降至140?150°(:時，關閉臥式離心機并從臥式離心機上卸下復合軸套，將其放入100-110°C的保溫箱中保溫3-5h后，隨爐冷卻至50°C以下取出空冷至室溫，即可得到金屬尼龍復合軸套成品。3.根據權利要求2所述的一種金屬尼龍復合軸套的制造方法，其特征在于:所述燕尾槽的深度為I _2mm。4.根據權利要求2所述的一種金屬尼龍復合軸套的制造方法，其特征在于:所述鋅合金外層一端環形凸緣的寬度大于成型后的鑄型尼龍內層的厚度，另一端環形凸緣的寬度為鋅合金外層筒壁厚度的3~4倍。
【文檔編號】B29B11/06GK105904635SQ201610213790
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月8日
【發明人】王愛琴, 劉帥洋, 田捍衛, 梁婷婷, 郭惠丹, 馬竇琴, 謝敬佩, 李繼文, 王文焱, 李洛利
【申請人】河南科技大學