錫基軸承合金

錫基軸承合金的熔鑄大體分軸承鋼殼的清洗與掛錫、軸承合金的熔制及軸承合金的澆注3 個階段。整個熔鑄工藝過程中, 對原材料要求高, 對熔鍊前的準備要求嚴, 對熔鍊工藝操作要求細, 稍有不慎, 就容易產生鑄造缺陷。

以前熔鑄軸承合金時, 經常出現合金與鋼殼粘結不良、合金成分偏析、夾渣、氣孔等鑄造缺陷。長時期解決不了, 造成大批量報廢 ^[1]  。

造成粘結不良的原因是, 鋼殼清洗不淨、掛錫温度過高、掛錫後與澆注的間隔時間太長及合金温度過低等。

1 　鍍銅檢查

生產前, 應對零件 17mm 的內孔表面的鍍銅質量進行認真檢查, 發現有局部未鍍上銅、露出鐵色或有鏽蝕的零件, 退回重新鍍銅, 以加強合金與鋼殼的親合力。

2 　提高掛錫質量

在合金與鋼殼接合部先掛上一層錫, 使之形成互相滲透的過渡區(FeSn-FeSn2), 促使合金與鋼殼粘牢。提高掛錫質量的工藝措施有:

(1)塗好保護劑的零件, 在刷塗氯化鋅ZnCl2 飽和溶液前,改原來60 ～ 100℃下加熱為120 ～ 150 ℃下加熱, 可減少產生氣體, 便於掛錫。

(2)純錫的熔化温度原為260～ 300 ℃, 現採用上限, 使錫液更容易與零件基面結合。

(3)認真挑選刷塗氯化鋅水溶液用的毛刷, 採用不易掉毛的密排鬃毛(不會與汽油或酒精起化學反應)及能承受100 ℃高温的毛刷杆。這樣的毛刷能汲飽氯化鋅水溶液, 易將零件內孔中的R0 .5mm 小半圓都塗刷到, 以便消除內孔表面清洗後形成的氧化膜, 進一步清潔掛錫表面。

(4)零件在錫液中原是保持1 ～ 2min, 現改為2min , 使零件在錫液中提高自身的温度。取出澆注時, 基面上掛的錫可保持為液態, 澆入軸承合金後, 合金很容易與錫液熔為一體而牢固地結合 ^[2]  。

由於銻比錫輕, 熔鑄時如不採取措施, 較輕的β 晶體會浮到上部, 而α晶體則沉到下部, 在鑄件中得不到均勻的組織, 產生成分偏析。

(1)配料時銅的成分選上限。因為微量的銅能溶於α固溶體中使之強化, 當銅含量超過溶解度時, 則銅與錫就形成化合物η(Cu3Sn)及ε(Cu6Sn5), 它呈針狀或星形晶體。η或ε中的一種(通常是Cu6Sn5)作為初生晶體析出, 形成骨架, 然後由液體中析出β 晶體, 此時β 晶體被Cu6Sn5 骨架所阻, 不致上浮, 就在這些骨架上成長。這樣即可在鑄件中得到均勻的顯微組織。

(2)整個澆注過程, 用熔鍊工具撇渣勺經常均勻輕輕地攪拌合金液 ^[3]  。

氣孔是鑄件表面和內部由於氣體而產生的各種形狀和大小的孔洞, 孔壁表面一般比較平滑, 帶有金屬光澤, 有的有氧化現象。減少合金液中的氣體及大氣中的氣體浸入, 是預防氣孔的有效方法。

(1)將合金的精煉温度由原來的380 ～ 420 ℃提高到440 ～460 ℃, 有利於合金液中的氣體排出。

(2)合金液麪與大氣接觸時間越長, 侵入氣體的可能性越大。因此, 合金液麪可撒上幹木炭覆蓋脱氧, 同時也能減少合金液與大氣的接觸。在澆注過程中, 要求每間隔1h , 用氯化銨NH4Cl 重新精煉1 次。

(3)所有的熔鍊操作工具及澆注時使用的底板都應進行烘乾, 除去水汽 ^[3]  。

夾渣是鑄件表面和內部的非金屬夾雜物, 多為熔渣和氧化渣, 形狀極不規則, 常位於鑄件的上表面或澆注位置的上部。在整個熔鍊過程中, 應儘量避免渣子的產生和捲入。

(1)提高精煉温度及每間隔1h 重新精煉1 次, 有利於將渣子聚集於合金液麪上而排除。

(2)降低合金的澆注温度, 由原來的440 ～ 470℃改為420 ～440 ℃, 能減少在澆注過程中, 合金液因氧化而形成的氧化渣。

(3)改用小坩堝進行合金的熔鍊, 同等重量的合金液, 小坩堝的直徑小, 與大氣接觸的表面積也小, 形成氧化渣的機會也少 ^[2]  。

經質量攻關後, 一系列的工藝措施使軸承合金的質量得到了有效的保證, 基本上解決了我廠軸承合金多年生產中出現的鑄造缺陷。軸承合金的合格率由原來的不到30%提高到95 %以上, 形成了可觀的經濟效益 ^[3]  。