專利名稱:粉末冶金汽缸脹圈和工藝方法
本發(fā)明涉及蒸汽機(jī)氣缸上的一種關(guān)鍵另件，粉末冶金汽缸漲圈適用于蒸汽機(jī)車的氣缸上使用。
我國(guó)蒸汽機(jī)車使用的汽缸漲圈是采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的鑄鐵或鑄鐵合金汽缸漲圈，需先用鑄鐵澆鑄成筒料，然后在車床上進(jìn)行加工成三角形斷面的園環(huán)，再平均鋸割成六段而成。這種工藝方法的缺點(diǎn)是制造工序多、占用設(shè)備和勞動(dòng)力多、成品率也低。另外，使用鑄鐵汽缸漲圈也不耐磨，換修率高，段修工作量大。
目前國(guó)外已經(jīng)停止使用蒸汽機(jī)車，雖然有些國(guó)家如日本也采用粉末冶金材料制造活塞環(huán)，參見專利昭56-888“燒結(jié)合金活塞環(huán)的制造方法”，但由于活塞環(huán)與汽缸漲圈的幾何形狀、耐磨性能均有不同，因而該專利的工藝方法與配方都不能滿足蒸汽機(jī)車用汽缸漲圈的工藝要求。
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，采用新的制造工藝，實(shí)現(xiàn)專業(yè)化生產(chǎn)，提高汽缸漲圈的使用壽命，延長(zhǎng)維修周期。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方案是采用粉末冶金工藝，經(jīng)對(duì)多種粉末配方進(jìn)行試驗(yàn)篩選，確定添加固體潤(rùn)滑劑MOS2，用特殊的壓制、燒結(jié)和浸油方法，制造成摩擦系數(shù)低的蒸汽機(jī)車粉末冶金漲圈，具體方案是1、根據(jù)汽缸漲圈和汽缸套這一對(duì)摩擦付的工作特點(diǎn)和技術(shù)要求，按照粉末冶金減摩材料原理，研究制定幾種配方方案，壓制出試驗(yàn)樣塊，進(jìn)行摩擦、磨損試驗(yàn)，從中選優(yōu)。選定的配方為Fe C MOS2硬質(zhì)酸鋅機(jī)油余量 0.5～2.0% 1.0～5.0% 0.5～2.0% 0.5%
2、采用容裝法裝料(即定量的料均勻裝在模腔內(nèi))。由于汽缸漲圈幾何形狀復(fù)雜，采用通常的模具結(jié)構(gòu)和壓制方法，是得不到密度均勻的成型制品件的。為解決這一難題本發(fā)明設(shè)計(jì)出組合式模具。其特點(diǎn)是陰模為分開式，沖模為大、小兩塊組合式，大小塊沖模的高度差，是汽缸漲圈圖紙上要求的高低面之差。壓制時(shí)選用帶有側(cè)壓的壓力機(jī)，先合緊陰模，再將大小兩塊沖模同時(shí)放進(jìn)陰模內(nèi)。首先加壓于大塊沖模，此時(shí)，小塊沖模除自身重量外，不受任何外力，因此，陰模內(nèi)粉末要向沒受外力的小塊沖模一側(cè)流動(dòng)。當(dāng)大、小兩塊沖模同時(shí)受壓時(shí)，表壓達(dá)到210kgf/cm2壓力時(shí)，再保壓3～5s，即可卸壓脫模，而獲得密度均勻的成型制品件。
3、壓坯件的燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1050℃～1200℃左右，坯料置于舟盤上，推舟時(shí)間為15min～30min一次。用氨分解作為燒結(jié)保護(hù)氣氛。燒結(jié)件的布氏硬度值為80～110之間。
4、浸油，用真空浸油泵加溫浸油。油用汽缸油。油溫為150℃～300℃。制品件的含油率為12～18%。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是1、實(shí)現(xiàn)蒸汽機(jī)車粉末冶金汽缸漲圈的專業(yè)化生產(chǎn)。減少了制造工序、節(jié)省了設(shè)備和勞動(dòng)力，提高了使用壽命、節(jié)約了能源。
2、以粉末冶金汽缸漲圈代替現(xiàn)用的鑄鐵汽缸漲圈，全年可為國(guó)家節(jié)省鑄鐵近4000t。
3、提高材料利用率，原料粉末的利用率可達(dá)95%以上。
4、提高汽缸漲圈的使用壽命，一套粉末冶金汽缸漲圈能走行10萬公里以上，比鑄鐵汽缸漲圈的壽命提高1～2倍，使蒸汽機(jī)車在一個(gè)架修期內(nèi)不更換汽缸漲圈，減少了換修率和段修工作量。同時(shí)，對(duì)汽缸套的磨耗不大于鑄鐵漲圈對(duì)汽缸套的磨耗。
5、在蒸汽機(jī)車汽室汽密達(dá)到鐵道部定標(biāo)準(zhǔn)140s的前提下，使用粉末冶金汽缸漲圈，汽缸汽密達(dá)到部定標(biāo)準(zhǔn)70s。
6、專業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。
現(xiàn)結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例圖1粉末冶金汽缸漲圈生產(chǎn)工藝流程圖圖2粉末冶金汽缸漲圈壓制裝配圖圖3、4粉末冶金汽缸漲圈壓制程序示意圖圖5A型粉末冶金汽缸漲圈產(chǎn)品圖圖中1、陰模 a、鐵粉檢驗(yàn) g、復(fù)壓整形2、陰模 b、原料配比 h、銑頭3、沖模(大) c、混料 i、檢選4、沖模(小) d、初壓成形 A、工作面寬度5、下壓模 e、燒結(jié) H、總高6、產(chǎn)品漲圈 f、真空浸油 h、小邊高度7、模具外胎 S、小邊凸臺(tái)8、壓機(jī)平臺(tái) α、夾角A型粉末冶金汽缸漲圈工藝流程如下(見圖1、)1、鐵粉檢驗(yàn)(a)→2、原料配比(b)→3、混料(c)→4、初壓成型(d)→5、燒結(jié)(e)→6、真空浸油(f)→7、復(fù)壓整形(g)→8銑頭(h)→9、檢選(i)，現(xiàn)將主要工序詳細(xì)描述如下1、鐵粉樣驗(yàn)a、按一機(jī)部部頒標(biāo)準(zhǔn)YB945(1-8)-78規(guī)定對(duì)還原鐵粉進(jìn)行化驗(yàn)其結(jié)果應(yīng)符合要求;
b、按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1479-79規(guī)定測(cè)量鐵粉松裝密度;
c、按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1476-79規(guī)定測(cè)量鐵粉粒度;
d、按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB148-79規(guī)定測(cè)量鐵粉壓縮性能;
e、按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1482-79規(guī)定測(cè)量鐵粉流動(dòng)性;
f、鐵粉外觀呈銀灰色，不得有結(jié)塊，變黑和混入外來雜物。
2、把選好的鐵粉，碳粉、二硫化鉬、硬質(zhì)酸鋅、機(jī)油等材料按下列配比制成原料Fe C MOS2硬質(zhì)酸鋅機(jī)油余量 0.5～2.0% 1.0～5.0% 0.5～2.0% 0.5%3、混料把上述配比的原料，稱量出一定數(shù)量，根據(jù)混料機(jī)的能力大小，本發(fā)明采用V形混料機(jī)，轉(zhuǎn)速為25rPM，每次裝料總重不超過160Kg?；炝戏椒ㄊ莂、將148kg的鐵粉分為3份，每份重量分別為44kg，22kg及82kg;
b、將加熱稀釋的機(jī)油(80℃)拌入44kg鐵粉中並分做兩份其代表符號(hào)為“A”;
c、將石墨粉、二硫化鉬MOS2及硬質(zhì)酸鋅拌入22kg的鐵粉中其符號(hào)為“B”;
d、其余82kg鐵粉分做4份其符號(hào)為“C”;
e、按照C-A-C-B-C-A-C次序倒入混料機(jī)內(nèi)混料時(shí)間1-3小時(shí)。
4、初壓成形
由于汽缸漲圈幾何形狀復(fù)雜，采用通常的模具結(jié)構(gòu)和壓制方法，是得不到密度均勻的成型制品件的，為解決這一難題，本發(fā)明設(shè)計(jì)出組合式模具。其特點(diǎn)是陰模為分開式(見圖2)沖模由大〔3〕、小〔4〕兩塊組成，大小塊沖模的高度差，是汽缸漲圈圖紙上要求的高低面之差。壓制時(shí)選用帶有側(cè)壓的壓力機(jī)，先合緊陰?！?、2〕，再將大〔3〕小〔4〕兩塊沖模同時(shí)放進(jìn)陰?！?、2〕內(nèi)。首先加壓于大塊〔3〕沖模，此時(shí)，小塊〔4〕沖模除自身重量外，不受任何外力，因此，陰?！?、2〕內(nèi)粉末要向沒受外力的小塊沖模一側(cè)流動(dòng)(見圖3、4)。當(dāng)大〔3〕、小〔4〕兩塊沖模同時(shí)受壓時(shí)，表壓應(yīng)達(dá)到210kgf/cm2壓力時(shí)以后再保壓3～5秒鐘，即可卸壓脫模，而獲得密度均勻的成型制品件。
5、燒結(jié)把成型的制品放入窯內(nèi)，控制燒結(jié)溫度為1050℃～1200℃左右，坯料置于平整的舟盤上，推舟時(shí)間為15min～30min一次，用氨分解作為燒結(jié)保護(hù)氣氛，燒結(jié)后的制品硬度應(yīng)達(dá)到布氏硬度值80-110之間。
6、浸油把燒結(jié)成型的漲圈放入油槽內(nèi)，用真空浸油泵加溫浸油。油采用汽缸油，油溫為150℃-300℃，浸油30分鐘，使制品件含油率達(dá)到12～18%。
9、復(fù)壓整形浸油后利用浸油的余熱進(jìn)行復(fù)壓整形以防止殘余變形，最后按圖紙規(guī)定的技術(shù)要求(見圖5)A H h S α+0.00m/m m/m +0.30m/m m/m16 19.5 5 1.5 30°+5’-0.56 -0.00進(jìn)行檢選，按園弧尺寸分檔(每2mm為一檔)包裝，以滿足現(xiàn)場(chǎng)裝配要求。
權(quán)利要求
1.一種蒸汽機(jī)車用汽缸漲圈，其特征是采用減摩鐵基粉末燒結(jié)合金材料制造。
2.一種蒸汽機(jī)車用汽缸漲圈的工藝，其特征是采用粉末冶金生產(chǎn)工藝制造，它包括鐵粉檢驗(yàn)(a)、原材料配比(b)、混料(c)、初壓成形(d)、燒結(jié)(e)、真空浸油(f)、復(fù)壓整形(g)、銑頭(h)、檢選(i)，其主要特點(diǎn)是2-1、在原料配比上，是在還原鐵粉中按配比加入碳、硬質(zhì)酸鋅及固體潤(rùn)滑劑MOS2，機(jī)油，具體配比如下Fe C MOS2硬質(zhì)酸鋅 機(jī)油余量 0.5～2.0% 1.0～5.0% 0.5～2.0% 0.5%2-2、在模具結(jié)構(gòu)上，采用分開式陰模〔1〕、〔2〕，沖模由大〔3〕、小〔4〕兩塊組成。2-3、在壓制方法上，采用帶有側(cè)壓的壓力機(jī)，先合緊陰?！?〕、〔2〕，再將大〔3〕、小〔4〕兩塊沖模同時(shí)放進(jìn)陰?！?〕、〔2〕內(nèi)，先加壓于大塊〔3〕沖模，使陰?！?〕、〔2〕內(nèi)粉末向沒有受外力的小塊沖模〔4〕一側(cè)流動(dòng)，到大〔3〕、小〔4〕兩塊沖模同時(shí)受壓。2-4、在壓坯件燒結(jié)上，采用燒結(jié)溫度為1050℃～1200℃，每15～20min推舟一次，用氨分解作燒結(jié)保護(hù)氣氛。2-5、在浸油上，采用真空加溫浸油，油溫為150℃～300℃油用汽缸油，浸油后制品的含油率為12～18%。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種蒸汽機(jī)車用粉末冶金汽缸脹圈的配方和生產(chǎn)工藝。
文檔編號(hào)B22F3/12GK86104179SQ86104179
公開日1987年4月29日 申請(qǐng)日期1986年7月1日
發(fā)明者黃石, 王立民, 趙懷江, 史蘭香, 徐榕芬, 姚樹春, 李彥清, 高振華, 付育英, 丁愛民, 王立春, 金晉立, 劉華安, 宮立德, 賈勤 申請(qǐng)人:鐵道部科學(xué)研究院機(jī)車車輛研究所, 長(zhǎng)春市粉末冶金廠, 鐵道部長(zhǎng)春機(jī)車廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan