一种铜钢固体自润滑双金属板材校平方法及装置与流程

本发明涉及金属板材制备，具体是一种铜钢固体自润滑双金属板材校平方法及装置。

背景技术：

1、铜钢双金属复合材料因其兼具铜合金优异的减摩耐磨性能和钢背的高强度特性，被广泛应用于制造自润滑轴承、滑动构件等机械零部件。现有技术中，普通铜钢双金属板材经烧结、轧制成型后，采用常规辊式校平机进行校平处理，即可获得较好的平面度。例如，对于不含固体润滑剂或固体润滑剂含量较低的铜钢双金属板材，经校平机校平后，其平面度通常能够达到0.15mm以内，能够满足一般工业应用的需求。

2、但随着自润滑技术的不断发展，含高含量固体自润滑材料的铜钢双金属自润滑板材逐渐成为行业研究热点，这类板材在铜合金层中添加了较高比例的石墨等固体润滑剂，使其具有优异的自润滑性能和耐高温性能；然而，含高含量石墨的铜钢双金属板材在校平过程中存在突出的技术难题；具体而言，对于总壁厚在3.0mm以下、铜层厚度约1.0mm的含高含量石墨铜钢双金属板材，经校平机校平后，其平面度往往在0.5mm以上，远高于普通铜钢双金属板材的0.15mm；并且，随着板材宽度增大，校平后的平面度越差，校平后板材沿其长度方向，铜层呈现朝向外侧弯曲的形态，严重影响产品的尺寸精度和使用性能。

3、研究表明，导致上述问题的原因在于：石墨的热膨胀系数极低，约为铜的1/10至1/20，在烧结冷却过程中，石墨颗粒几乎不参与收缩，而铜基体和钢背均发生显著的冷却收缩，二者之间的热膨胀系数严重不匹配，导致铜合金层内部产生较大的残余拉应力，同时，脆性的石墨颗粒无法像铜晶体那样通过位错滑移等塑性变形机制有效释放应力，致使残余应力在铜合金层内大量积聚，当板材进入校平机进行辊式校平时，校平机的反复弯曲作用会诱发积聚的残余应力集中释放，造成板材在校平后发生剧烈回弹，且回弹程度沿宽度方向分布不均，最终表现为铜层朝外侧弯曲的翘曲形态。

4、针对上述残余应力问题，本领域常规的技术手段是采用去应力退火工艺，然而，对于含高含量石墨的铜钢双金属板材，去应力退火虽然能够在一定程度上消除残余应力，但由于退火温度较高且保温时间较长，退火后铜合金层的布氏硬度会明显降低，导致铜合金层的耐磨性能大幅下降，同时，退火过程中铜合金层内部积聚的残余应力释放后，铜合金层会发生明显的体积膨胀，导致板材壁厚增大，严重影响板材的尺寸精度，为此提出一种针对铜钢固体自润滑双金属板材校平方法及装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种铜钢固体自润滑双金属板材校平方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铜钢固体自润滑双金属板材校平方法，包括以下步骤：

3、s1、将待校平的铜钢双金属自润滑板材送入校平机进行预校平处理，调整校平机上下辊间距，使板材经过校平机后，其长度方向的平面度达到预定要求；

4、s2、将预校平后的板材置于压机的工作台上，启动压机，向板材施加压力，使板材沿其宽度方向朝向铜层所在的一侧弯曲，板材先发生弹性变形，继而转为塑性变形，在板材的宽度方向形成预弯曲形态，该预弯曲形态具有预设的下压量；

5、s3、卸去压机施加的压力，将弯曲后的板材再次送入校平机进行最终校平处理，得到平面度符合要求的铜钢双金属自润滑板材。

6、作为本发明进一步的方案：在所述步骤s1中，所述板材经过预校平处理后，其宽度方向的铜层呈朝向外侧弯曲的形态。

7、作为本发明进一步的方案：在所述步骤s2中，板材放置于工作台时，其铜层朝上，钢背朝下。

8、作为本发明进一步的方案：在所述步骤s2中，所述预弯曲形态中，板材宽度方向中间弯曲部分平面度控制为1～2mm。

9、作为本发明进一步的方案：在所述步骤s2中，所述下压量根据板材的宽度和厚度确定。

10、一种用于铜钢双金属自润滑板材的校平装置，包括：

11、工作台；

12、两个垫杆，间隔设置于所述工作台上，两个所述垫杆用于共同支撑板材，且两个所述垫杆之间形成供板材向下弯曲变形的避让空间；

13、若干个定位销，设置于所述工作台上并分布于所述垫杆的外侧，用于与板材的边缘抵接以限定板材在所述垫杆上的放置位置；以及

14、上压头，与压机的驱动端连接，所述上压头位于所述垫杆的上方，用于在压机的驱动下向下运动，并沿板材的长度方向向板材施加压力，使板材在两个所述垫杆之间发生塑性变形。

15、作为本发明进一步的方案：所述工作台上沿宽度方向开设有至少一个滑槽，其中一个垫杆与所述滑槽滑动配合，该垫杆可沿所述滑槽的长度方向进行调节以适配不同宽度的板材。

16、作为本发明进一步的方案：所述垫杆为圆柱形结构，且垫杆表面设有防护层，所述防护层的硬度低于板材的硬度。

17、作为本发明进一步的方案：所述上压头用于与板材接触的表面为圆弧形压面。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、本发明通过将预校平后的板材置于压机的工作台上施压，使板材沿宽度方向朝向铜层所在的一侧弯曲，利用板材先弹性变形再塑性变形的过程，在铜合金层上主动施加一个与残余拉应力方向相反的压应力，二者在合金层上叠加后相互抵消，消除了导致板材在校平后发生反弹的应力源，解决了含高含量石墨铜钢双金属板材校平后铜层朝外侧弯曲、平面度差的问题，同时只需常规校平机和压机即可实施，不需要添置复杂设备，工艺步骤简单，适用于含高含量石墨、铜层较软、总壁厚在3.0mm以下、铜层厚度约1.0mm的铜钢双金属自润滑板材的批量校平处理。

1.一种铜钢固体自润滑双金属板材校平方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的铜钢双金属自润滑板材的校平方法，其特征在于，在所述步骤s1中，所述板材经过预校平处理后，其宽度方向的铜层呈朝向外侧弯曲的形态。

3.根据权利要求1所述的铜钢双金属自润滑板材的校平方法，其特征在于，在所述步骤s2中，板材放置于工作台时，其铜层朝上，钢背朝下。

4.根据权利要求1所述的铜钢双金属自润滑板材的校平方法，其特征在于，在所述步骤s2中，所述预弯曲形态中，板材宽度方向中间弯曲部分平面度控制为1～2mm。

5.根据权利要求1所述的铜钢双金属自润滑板材的校平方法，其特征在于，在所述步骤s2中，所述下压量根据板材的宽度和厚度确定。

6.一种用于实施权利要求1所述方法的铜钢双金属自润滑板材的校平装置，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的铜钢双金属自润滑板材的校平装置，其特征在于，所述工作台上沿宽度方向开设有至少一个滑槽，其中一个垫杆与所述滑槽滑动配合，该垫杆可沿所述滑槽的长度方向进行调节以适配不同宽度的板材。

8.根据权利要求6所述的铜钢双金属自润滑板材的校平装置，其特征在于，所述垫杆为圆柱形结构，且垫杆表面设有防护层，所述防护层的硬度低于板材的硬度。

9.根据权利要求6所述的铜钢双金属自润滑板材的校平装置，其特征在于，所述上压头用于与板材接触的表面为圆弧形压面。