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軸套是齒輪泵的主要零件之一,裝在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的齒輪兩端起軸承支撐作用。它必須有足夠的強(qiáng)度和良好的耐磨性。為了保證零件的性能要求,我廠采用非標(biāo)準(zhǔn)鋁錫合金,Cu的作用是強(qiáng)化基體。Sn可形成較軟的低熔點Al-Sn共晶體,增加耐磨性。原熱處理工藝為515℃固溶6h水冷,180℃時效8h空冷。這種工藝存在兩個問題:
(1)Al-Sn共晶體過燒加入錫形成含錫為99.5%的Al-Sn共晶體,其熔點為229℃。當(dāng)工件加熱到515℃時,Al-Sn共晶體過燒,淬火冷卻時形成復(fù)熔球團(tuán)。在形成復(fù)熔球團(tuán)過程中,一方面晶界氧化,使晶粒強(qiáng)度下降,另一方面又產(chǎn)生了許多顯微空隙,使晶粒界面能增加,金屬的強(qiáng)度降低,在使用過程中易過早失效。
(2)工藝生產(chǎn)時間長,達(dá)16h之多,生產(chǎn)效率低,能耗大。
由金相觀察和力學(xué)性能試驗數(shù)據(jù)可以看出,250℃×7h處理工藝比較理想。Al-Sn共晶體呈斷網(wǎng)狀沿晶界分布,一方面Al-Sn共晶體分布比較均勻,保證有良好的耐磨性,另一方面Al-Sn共晶體沒有分割基體,使合金有較好的塑性和韌性。采用250℃×7h處理工藝可以得到較高硬度,是因為該合金含Cu量較少,金屬模冷卻速度快,在鑄造冷卻過程中,已保證Cu熔入固溶體,起到了淬火作用。通過自然時效提高了硬度,也證明了這一點。250℃×7h空冷工藝比515℃×6h水冷+180℃×8h空冷工藝的抗拉強(qiáng)度提高47%。250℃×7h空冷工藝溫度稍高于Al-Sn共晶體的熔點,是為了在不使共晶體過燒的前提下,通過較短的保溫時間得到Al-Sn共晶體的斷網(wǎng)狀分布。在工藝試驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行了小批量(400件)試生產(chǎn),經(jīng)硬度、金相檢查和試驗臺做產(chǎn)品出廠試驗,均全部合格。該工藝于1996年正式投產(chǎn)至今,已生產(chǎn)軸套幾十萬只,全部合格。工效提高1.3倍,一年可節(jié)約資金約7萬元,節(jié)電超過8萬kW.h。