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鋅基軸承合金的液－固態(tài)揉捏成型工藝
來源:海力軸承網(wǎng) 時(shí)間:2013-08-28
鋅基耐磨合金作為軸承資料；其功能可與國內(nèi)廣泛運(yùn)用的錫青銅相媲美；是一種可代替錫青銅的抱負(fù)資料[1].我國銅、錫資源缺少；鋅儲(chǔ)量豐厚；推行鋅基軸承合金就可處理國內(nèi)軸瓦用材難題.但是；當(dāng)前鋅基合金大多以合金錠的方式供貨；通常用戶因用量有限；大多無重熔澆注設(shè)備；阻止了該資料的推行運(yùn)用.若選用鑄鍛聯(lián)合工藝；對熔煉后的鋅基合金進(jìn)行液－固態(tài)揉捏進(jìn)而制成用戶可直接進(jìn)行機(jī)加工的不一樣規(guī)范型材和坯料；將推進(jìn)鋅基合金資料的推行應(yīng)用.
1 實(shí)驗(yàn)條件和辦法
1。1實(shí)驗(yàn)用鋅基合金的化學(xué)成分
實(shí)驗(yàn)資料為洛陽工學(xué)院開發(fā)研發(fā)的3#、4#鋅基合金.
1。2熔煉和揉捏設(shè)備
合金熔煉設(shè)備為高頻電爐；揉捏設(shè)備為YASS-315型油壓機(jī).先在高頻電爐中進(jìn)行熔煉澆鑄成鋅基合金錠；然后在油壓機(jī)現(xiàn)場把合金錠放入電阻爐中重熔后；進(jìn)行液－固態(tài)揉捏；制成毛坯；最終毛坯經(jīng)熱固態(tài)揉捏制成管材.考慮到電爐的熔化才能和油壓機(jī)行程的約束；取揉捏成型管材的外徑為50mm、內(nèi)徑為20mm、長度為400～500mm.
1。3工藝計(jì)劃與工藝道路
別離選用重力鑄造(金屬型)和液－固態(tài)揉捏兩種工藝；用鋅、鋁、銅錠及其它合金作為質(zhì)料；合金錠熔化溫度為520～540℃.液－固態(tài)揉捏時(shí)；將模具預(yù)熱到100℃以上；將金屬液澆入模腔；隨后進(jìn)行揉捏.首要工藝道路如下：
合金熔煉(520～540℃)→
液－固態(tài)揉捏孔型毛坯(480～500℃)→
熱固態(tài)揉捏管材(280～300℃).
1。4液-固態(tài)揉捏模具
本模具選用分離式活動(dòng)心軸.澆入液態(tài)金屬前先將心軸刺進(jìn)凹模內(nèi)；用壓機(jī)下頂出缸將下頂桿2頂在上限方位；以托住心軸1.揉捏時(shí)空心凸模下行.心軸導(dǎo)入凸模中間孔之中；待金屬液被徹底關(guān)閉后即開端揉捏.液態(tài)金屬澆入溫度較低的模腔后；凡與模具外表觸摸的有些均很快凝結(jié)；然后構(gòu)成一個(gè)較薄的關(guān)閉的固態(tài)外殼.為了確保液態(tài)金屬在三向壓應(yīng)力狀態(tài)下結(jié)晶、凝結(jié)和變形；要預(yù)先調(diào)整好頂出缸的反壓壓力.揉捏完畢后使用頂出缸將已徹底凝結(jié)的空心金屬毛坯連同心軸一同頂出凹模；最終在模具外面再將心軸從坯猜中壓出來.
液－固態(tài)揉捏模具
1、活動(dòng)心軸，2、下頂出桿，3-空心凸模，4-凹模
2 力學(xué)功能比照實(shí)驗(yàn)
別離從4#鋅基合金的液-固態(tài)揉捏的毛坯；熱固態(tài)揉捏后的管材以及重力鑄造的鑄件上截取試樣；檢測其力學(xué)功能.按需求制成規(guī)范形狀和尺度的拉伸試樣和沖擊試樣.沖擊試樣為V型缺口試樣；其外形尺度為55mm×10 mm×10 mm；V型缺口深度2 mm×45°；每檢測項(xiàng)取3個(gè)試樣.
表2 鋅基合金型材不一樣工藝條件下的成型試件的力學(xué)功能
從檢測成果能夠看出；與鑄態(tài)鋅基合金比較；鋅基合金經(jīng)液－固態(tài)揉捏變形后各項(xiàng)力學(xué)功能目標(biāo)均有不一樣程度的進(jìn)步；其間塑性和耐性目標(biāo)成倍進(jìn)步；固態(tài)揉捏合金的功能最棒；比鑄態(tài)的功能更為抱負(fù).這首要?dú)w結(jié)于合金熔液在結(jié)晶過程中的揉捏變形；合金晶粒細(xì)化；以及成分偏析得到按捺.該合金在液－固態(tài)揉捏時(shí)；或多或少還會(huì)殘留一些鑄態(tài)安排；但在熱固態(tài)揉捏中飽嘗更為劇烈的塑性變形時(shí)；鑄態(tài)安排則會(huì)徹底消除；合金安排也更為細(xì)密.這些也能從其力學(xué)功能上的差異上反映出來.
3 磨損實(shí)驗(yàn)
通常來說；揉捏變形合金管材的安排呈纖維狀；有顯著的流線；不一樣方向上的力學(xué)功能的不一樣很大；熱固態(tài)揉捏管材的安排的各向異性更為顯著.為澄清鋅基合金安排與耐磨功能之間的聯(lián)系；對不一樣加工狀態(tài)下的鋅基合金進(jìn)行了磨損實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)在MM-200磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行.
實(shí)驗(yàn)載荷為50kg；速度為0。32m/s；用20#機(jī)油作潤滑劑；沖突時(shí)刻為2h；以HRC50～52的45鋼軸試樣為對磨資料；實(shí)驗(yàn)成果如圖2所示.
此外；還測定了3#、4#鋅基合金與錫青銅ZQSn6-6-3的相對耐磨性(ε)；實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)條件均與鋅基合金磨損實(shí)驗(yàn)的一樣；僅僅沖突時(shí)刻縮短為1。5h；實(shí)驗(yàn)成果如圖3所示.
相對磨耐性ε=B′/B.式中：B為基準(zhǔn)試樣(3#)的磨痕寬度(相對耐磨性為1).B′為實(shí)驗(yàn)試樣的磨痕寬度.
由圖2能夠看出；液－固態(tài)及固態(tài)揉捏鋅基合金的耐磨功能均比鑄態(tài)的好得多；其間以固態(tài)揉捏的耐磨功能為最棒.由圖3能夠看出；液－固態(tài)和固態(tài)揉捏的鋅基合金的耐磨功能均比常用的青銅資料ZQSn6-6-3的好.
4 定論
鋅基合金管材的液－固態(tài)揉捏成形工藝是徹底可行的；管材的各項(xiàng)功能均顯著地優(yōu)于鑄態(tài)的.拉伸強(qiáng)度σb進(jìn)步20。6%；伸長率δ5進(jìn)步4。7倍；沖擊耐性AkV進(jìn)步2。9倍.
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