專利名稱：液壓柱塞泵缸體的球墨鑄鐵基體與銅合金的熔鑄方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液壓柱塞泵缸體的球墨鑄鐵基體與銅合金的熔鑄方法，屬于液壓柱塞泵零配件制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的工程機(jī)械的液壓零部件中，有許多高端產(chǎn)品涉及到銅合金與鋼鐵材料的復(fù)合技術(shù)，這種復(fù)合不是簡單的機(jī)械貼合，而是兩者材料之間的冶金結(jié)合，即在兩種材料的界面上發(fā)生原子之間的相互滲透和冶金反應(yīng)，因而對復(fù)合工藝有很高的技術(shù)要求。如常見的液壓柱塞泵缸體，為了解決使用過程中缸體與配油盤的摩擦副匹配問題，其缸體就是由球墨鑄鐵基體與銅合金的復(fù)合構(gòu)件。現(xiàn)有國內(nèi)球墨鑄鐵基體(用球墨鑄鐵加工的液壓柱塞泵缸體毛坯)與銅合金的熔鑄結(jié)合還沒有類似部件的制造經(jīng)驗(yàn)，國外的相關(guān)產(chǎn)品又處于專利保護(hù)和技術(shù)保密狀態(tài)。而國外企業(yè)為控制市場，對其泵多為整機(jī)進(jìn)口，這樣導(dǎo)致該設(shè)備的成本很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種球墨鑄鐵基體與銅合金復(fù)合效果好、強(qiáng)度高、復(fù)合界面氣孔、疏松及夾雜等滿足要求的液壓柱塞泵缸體的球墨鑄鐵基體與銅合金的熔鑄方法，可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明的技術(shù)方案是液壓柱塞泵缸體球墨鑄鐵基體(基體)與銅合金的熔鑄方法由以下步驟構(gòu)成a、清潔球墨鑄鐵基體需熔鑄表面，然后將金屬活化劑涂抹或放置在球墨鑄鐵基體的熔鑄表面進(jìn)行活化；
b、將銅合金放置于球墨鑄鐵基體上，一起放入網(wǎng)帶式電阻爐內(nèi)； C、對球墨鑄鐵基體和銅合金進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)充純度不小于99. 999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣； 預(yù)熱溫度為880-920°C、時(shí)間20-45min ；
d、在網(wǎng)帶式電阻爐的熔化區(qū)域，銅合金熔化流入到球墨鑄鐵基體的熔鑄區(qū)域內(nèi)，在熔化時(shí)用純度不小于99. 999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣，熔化溫度為1050°C至1100°C ；
e、用純度不小于99.999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣、溫度在1050-1080°C的條件下，讓球墨鑄鐵基體和熔化后的銅合金保溫放置20-45min ；
f、對熔鑄為一體的液壓柱塞泵缸體進(jìn)行冷卻，冷卻分為兩個(gè)階段，第一階的要求為用純度不小于99. 999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣，在920-950°C保溫20-45min ；第二階段的要求是用純度不小于99. 9%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣，在網(wǎng)帶式電阻爐內(nèi)自然冷卻至200°C以下出爐。清潔球墨鑄鐵基體熔鑄表面所用的溶液為無水乙醇。所述的金屬活化劑由兩份硼砂和一份助熔劑均勻混合構(gòu)成，所用的助溶劑為卡斯特林公司生產(chǎn)的焊劑，牌號為1802。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的申請人為實(shí)現(xiàn)球墨鑄鐵基體與銅合金的復(fù)合，經(jīng)過大量試驗(yàn)、測試與觀察，發(fā)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)兩者的復(fù)合需從工藝方面解決以下關(guān)鍵問題a)因球墨鑄鐵基體表面上存在許多微觀石墨面，這樣不利于兩者金屬的復(fù)合化；
b)微觀石墨面的存在會導(dǎo)致熔鑄面的冶金結(jié)合不良，結(jié)合強(qiáng)度難以達(dá)到應(yīng)有的指
標(biāo)；
c)熔鑄面大，容易出現(xiàn)氣孔、疏松、夾渣等缺陷，界面結(jié)合率難以達(dá)到要求；
d)兩種材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)相差較大，在熔鑄后冷卻過程中容易產(chǎn)生較大應(yīng)力及界面開裂；
e)在熔鑄過程中預(yù)熱時(shí)間、保溫時(shí)間、凝固溫度、冷卻速度等技術(shù)參數(shù)的匹配和試驗(yàn)確認(rèn)。為克服上述難題，本申請采用活化技術(shù)，配置了獨(dú)有的金屬活化劑，讓熔鑄表面盡可能活化，同時(shí)，選擇合適的氣源，在可控氣氛保護(hù)下，讓石墨在高溫下的析出速度和活化速度減緩或鈍化，可很好的避免石墨所帶來的影響；增加球墨鑄鐵基體與銅合金的結(jié)合強(qiáng)度；通過設(shè)置預(yù)熱、保溫、熔鑄、冷卻等工藝參數(shù)可有效降低熔鑄面出現(xiàn)氣孔、疏松、夾渣等缺陷的幾率，使其達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)申請人統(tǒng)計(jì)，采用本發(fā)明的技術(shù)方案可以很好的解決球墨鑄鐵基體與銅合金大曲面、平面熔鑄復(fù)合的活化及工藝問題。球墨鑄鐵基體與復(fù)雜銅合金的熔鑄結(jié)合類的產(chǎn)品，均可以實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，生產(chǎn)的合格率在90%以上，結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)160 -ISOMPa(日本廠家圖紙所定標(biāo)準(zhǔn)為不低于70MPa)，產(chǎn)品的使用性能達(dá)到發(fā)達(dá)國家90%的水平，其生產(chǎn)的成本僅為進(jìn)口價(jià)格的三分之一。具有很好的推廣和使用價(jià)值。


圖1為本發(fā)明所需加工的液壓柱塞泵缸體熔鑄后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 液壓柱塞泵缸體熔鑄后的結(jié)構(gòu)如圖1所示，1-代表球墨鑄鐵基體、2-陰影部分代表銅合金，本發(fā)明的所解決的問題為球墨鑄鐵基體與銅合金復(fù)合，其完成復(fù)合的設(shè)備為網(wǎng)帶式電阻爐，其電阻爐內(nèi)分有預(yù)熱區(qū)、熔化區(qū)、保溫區(qū)和冷卻區(qū)，在兩者復(fù)合前，在球墨鑄鐵基體上開設(shè)有銅合金熔鑄區(qū)域，為使球墨鑄鐵基體與銅合金的復(fù)合達(dá)到目標(biāo)值， 其熔鑄復(fù)合方法由以下步驟構(gòu)成a、用無水乙醇清潔球墨鑄鐵基體需熔鑄的表面，然后將金屬活化劑涂抹或放置在球墨鑄鐵基體的熔鑄表面進(jìn)行活化；所述的金屬活化劑由兩份硼砂和一份助熔劑均勻混合構(gòu)成，所用的助溶劑為卡斯特林公司生產(chǎn)的焊劑，牌號為1802 ；b、將銅合金放置于球墨鑄鐵基體上，一起放入網(wǎng)帶式電阻爐內(nèi)； C、由網(wǎng)帶輸送至爐體內(nèi)的預(yù)熱區(qū)域?qū)η蚰T鐵基體和銅合金進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)充純度不小于99. 999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣；預(yù)熱溫度為880-920°C、時(shí)間20-45min ；
d、由網(wǎng)帶輸送至爐體內(nèi)的熔化區(qū)域，在網(wǎng)帶式電阻爐的熔化區(qū)域銅合金熔化流入到球墨鑄鐵基體的熔鑄區(qū)域內(nèi)，在熔化時(shí)用純度不小于99. 999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣，熔化溫度為 10500CM IlOO0C ；
e、由網(wǎng)帶輸送至保溫區(qū)，用純度不小于99.999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣、溫度在1050_1080°C 的條件下，讓球墨鑄鐵基體和熔化后的銅合金保溫放置20-45min ；f、由網(wǎng)帶輸送至冷卻區(qū)，對熔鑄為一體的液壓柱塞泵缸體進(jìn)行冷卻，冷卻分為兩個(gè)階段，第一階的要求為用純度不小于99. 999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣，在920-950°C保溫20-45min ； 第二階段的要求是用純度不小于99.9%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣，在網(wǎng)帶式電阻爐內(nèi)自然冷卻至 200°C以下出爐。
實(shí)施例2 液壓柱塞泵缸體熔鑄后的結(jié)構(gòu)如圖1所示，1-代表球墨鑄鐵基體、2-陰影部分代表銅合金，本發(fā)明的所解決的問題為球墨鑄鐵基體與銅合金復(fù)合，其完成復(fù)合的設(shè)備為網(wǎng)帶式電阻爐，其電阻爐內(nèi)分有預(yù)熱區(qū)、熔化區(qū)、保溫區(qū)和冷卻區(qū)，在兩者復(fù)合前，在球墨鑄鐵基體上開設(shè)有銅合金熔鑄區(qū)域，為使球墨鑄鐵基體與銅合金的復(fù)合達(dá)到目標(biāo)值，其熔鑄復(fù)合方法由以下步驟構(gòu)成
a、用無水乙醇清潔球墨鑄鐵基體需熔鑄的表面，然后將金屬活化劑涂抹或放置在球墨鑄鐵基體的熔鑄表面進(jìn)行活化；所述的金屬活化劑由兩份硼砂和一份助熔劑均勻混合構(gòu)成，所用的助溶劑為卡斯特林公司生產(chǎn)的焊劑，牌號為1802 ；
b、將銅合金放置于球墨鑄鐵基體上，一起放入網(wǎng)帶式電阻爐內(nèi)；
c、由網(wǎng)帶輸送至爐體內(nèi)的預(yù)熱區(qū)域?qū)η蚰T鐵基體和銅合金進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)充純度不小于99. 999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣；預(yù)熱溫度為880°C、時(shí)間45min ；
d、由網(wǎng)帶輸送至爐體內(nèi)的熔化區(qū)域，在網(wǎng)帶式電阻爐的熔化區(qū)域銅合金熔化流入到球墨鑄鐵基體的熔鑄區(qū)域內(nèi)，在熔化時(shí)用純度不小于99. 999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣，熔化溫度為 1050 0C 0C ；
e、由網(wǎng)帶輸送至保溫區(qū)，用純度不小于99.999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣、溫度在1050°C的條件下，讓球墨鑄鐵基體和熔化后的銅合金保溫放置45min ；
f、由網(wǎng)帶輸送至冷卻區(qū)，對熔鑄為一體的液壓柱塞泵缸體進(jìn)行冷卻，冷卻分為兩個(gè)階段，第一階的要求為用純度不小于99. 999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣，在920°C保溫45min;第二階段的要求是用純度不小于99. 9%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣，在網(wǎng)帶式電阻爐內(nèi)自然冷卻至200°C以下出爐。
實(shí)施例3 液壓柱塞泵缸體熔鑄后的結(jié)構(gòu)如圖1所示，1-代表球墨鑄鐵基體、2-陰影部分代表銅合金，本發(fā)明的所解決的問題為球墨鑄鐵基體與銅合金復(fù)合，其完成復(fù)合的設(shè)備為網(wǎng)帶式電阻爐，其電阻爐內(nèi)分有預(yù)熱區(qū)、熔化區(qū)、保溫區(qū)和冷卻區(qū)，在兩者復(fù)合前，在球墨鑄鐵基體上開設(shè)有銅合金熔鑄區(qū)域，為使球墨鑄鐵基體與銅合金的復(fù)合達(dá)到目標(biāo)值，其熔鑄復(fù)合方法由以下步驟構(gòu)成
a、用無水乙醇清潔球墨鑄鐵基體需熔鑄的表面，然后將金屬活化劑涂抹或放置在球墨鑄鐵基體的熔鑄表面進(jìn)行活化；所述的金屬活化劑由兩份硼砂和一份助熔劑均勻混合構(gòu)成，所用的助溶劑為卡斯特林公司生產(chǎn)的焊劑，牌號為1802 ；
b、將銅合金放置于球墨鑄鐵基體上，一起放入網(wǎng)帶式電阻爐內(nèi)；
c、由網(wǎng)帶輸送至爐體內(nèi)的預(yù)熱區(qū)域?qū)η蚰T鐵基體和銅合金進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)充純度不小于99. 999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣；預(yù)熱溫度為920°C、時(shí)間20min ；
d、由網(wǎng)帶輸送至爐體內(nèi)的熔化區(qū)域，在網(wǎng)帶式電阻爐的熔化區(qū)域銅合金熔化流入到球墨鑄鐵基體的熔鑄區(qū)域內(nèi)，在熔化時(shí)用純度不小于99. 999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣，熔化溫度為 IlOO0C ；
e、由網(wǎng)帶輸送至保溫區(qū)，用純度不小于99.999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣、溫度在1080°C的條件下，讓球墨鑄鐵基體和熔化后的銅合金保溫放置20min ；
f、由網(wǎng)帶輸送至冷卻區(qū)，對熔鑄為一體的液壓柱塞泵缸體進(jìn)行冷卻，冷卻分為兩個(gè)階段，第一階的要求為用純度不小于99. 999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣，在950°C保溫20min;第二階段的要求是用純度不小于99. 9%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣，在網(wǎng)帶式電阻爐內(nèi)自然冷卻至200°C以下出爐。
實(shí)施例4 液壓柱塞泵缸體熔鑄后的結(jié)構(gòu)如圖1所示，1-代表球墨鑄鐵基體、2-陰影部分代表銅合金，本發(fā)明的所解決的問題為球墨鑄鐵基體與銅合金復(fù)合，其完成復(fù)合的設(shè)備為網(wǎng)帶式電阻爐，其電阻爐內(nèi)分有預(yù)熱區(qū)、熔化區(qū)、保溫區(qū)和冷卻區(qū)，在兩者復(fù)合前，在球墨鑄鐵基體上開設(shè)有銅合金熔鑄區(qū)域，為使球墨鑄鐵基體與銅合金的復(fù)合達(dá)到目標(biāo)值，其熔鑄復(fù)合方法由以下步驟構(gòu)成
a、用無水乙醇清潔球墨鑄鐵基體需熔鑄的表面，然后將金屬活化劑涂抹或放置在球墨鑄鐵基體的熔鑄表面進(jìn)行活化；所述的金屬活化劑由兩份硼砂和一份助熔劑均勻混合構(gòu)成，所用的助溶劑為卡斯特林公司生產(chǎn)的焊劑，牌號為1802 ；
b、將銅合金放置于球墨鑄鐵基體上，一起放入網(wǎng)帶式電阻爐內(nèi)；
c、由網(wǎng)帶輸送至爐體內(nèi)的預(yù)熱區(qū)域?qū)η蚰T鐵基體和銅合金進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)充純度不小于99. 999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣；預(yù)熱溫度為900°C、時(shí)間30min ；
d、由網(wǎng)帶輸送至爐體內(nèi)的熔化區(qū)域，在網(wǎng)帶式電阻爐的熔化區(qū)域銅合金熔化流入到球墨鑄鐵基體的熔鑄區(qū)域內(nèi)，在熔化時(shí)用純度不小于99. 999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣，熔化溫度為 1075°C ；
e、由網(wǎng)帶輸送至保溫區(qū)，用純度不小于99.999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣、溫度在1065°C的條件下，讓球墨鑄鐵基體和熔化后的銅合金保溫放置30min ；
f、由網(wǎng)帶輸送至冷卻區(qū)，對熔鑄為一體的液壓柱塞泵缸體進(jìn)行冷卻，冷卻分為兩個(gè)階段，第一階的要求為用純度不小于99. 999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣，在935°C保溫30min;第二階段的要求是用純度不小于99. 9%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣，在網(wǎng)帶式電阻爐內(nèi)自然冷卻至200°C以下出爐。
權(quán)利要求
1.一種液壓柱塞泵缸體的球墨鑄鐵基體與銅合金的熔鑄方法，其特征在于其熔鑄復(fù)合方法由以下步驟構(gòu)成a、清潔球墨鑄鐵基體需熔鑄表面，然后將金屬活化劑涂抹或放置在球墨鑄鐵基體的熔鑄表面進(jìn)行活化；b、將銅合金放置于球墨鑄鐵基體上，一起放入網(wǎng)帶式電阻爐內(nèi)；C、對球墨鑄鐵基體和銅合金進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)充純度不小于99. 999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣； 預(yù)熱溫度為880-920°C、時(shí)間20-45min ；d、在網(wǎng)帶式電阻爐的熔化區(qū)域，銅合金熔化流入到球墨鑄鐵基體的熔鑄區(qū)域內(nèi)，在熔化時(shí)用純度不小于99. 999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣，熔化溫度為1050°C至1100°C ；e、用純度不小于99.999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣、溫度在1050-1080°C的條件下，讓球墨鑄鐵基體和熔化后的銅合金保溫放置20-45min ；f、對熔鑄為一體的液壓柱塞泵缸體進(jìn)行冷卻，冷卻分為兩個(gè)階段，第一階的要求為用純度不小于99. 999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣，在920-950°C保溫20-45min ；第二階段的要求是用純度不小于99. 9%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣，在網(wǎng)帶式電阻爐內(nèi)自然冷卻至200°C以下出爐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓柱塞泵缸體的球墨鑄鐵基體與銅合金的熔鑄方法，其特征在于清潔球墨鑄鐵基體熔鑄表面所用的溶液為無水乙醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓柱塞泵缸體的球墨鑄鐵基體與銅合金的熔鑄方法，其特征在于所述的金屬活化劑由兩份硼砂和一份助熔劑均勻混合構(gòu)成，所用的助溶劑為卡斯特林公司生產(chǎn)的焊劑，牌號為1802。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液壓柱塞泵缸體的球墨鑄鐵基體與銅合金的熔鑄方法，其步驟如下在網(wǎng)帶式電阻爐內(nèi)充純度不小于99.999%氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣；清潔球墨鑄鐵基體的熔鑄表面，并對熔鑄表面進(jìn)行活化；銅合金放置在球墨鑄鐵基體上并進(jìn)行預(yù)熱；在熔化區(qū)域銅合金熔化后流入到球墨鑄鐵基體的熔鑄區(qū)域內(nèi)；溫度在1050-1080℃的條件下保溫放置20-45min；冷卻。本申請采用活化技術(shù)，選擇合適的氣源，在可控氣氛保護(hù)下，讓石墨在高溫下的析出速度和活化速度減緩或鈍化，可很好的避免石墨所帶來的影響；增加球墨鑄鐵基體與銅合金的結(jié)合強(qiáng)度；通過設(shè)置預(yù)熱、保溫、熔鑄、冷卻等工藝參數(shù)可有效降低熔鑄面出現(xiàn)氣孔、疏松、夾渣等缺陷的幾率。
文檔編號B22D19/16GK102528000SQ20121000837
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者周超著, 周邦華, 殷汝新 申請人:貴州鼎成熔鑫科技有限公司