[发明专利]一种机械臂用耐磨合金铸件及其铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械铸造技术领域，具体涉及一种机械臂用耐磨合金铸件及其铸造方法。

背景技术

自动机械臂又名机械手臂，它是目前在机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维(或二维)空间上的某一点进行作业。机械手臂一般有三个运动：伸缩、旋转和升降，其中旋转运动是由机械臂和相应的机械臂安装架配合完成的，更具体的说，在这种结构的机械臂旋转驱动机构中，机械臂一般都铰接在机械臂安装架上，同时机械臂还连接有驱动用的气缸或是油缸，由此来实现机械臂的旋转运动。

机械臂需要在各种环境下使用，因此需要具备优良的物理性能和化学性能才能满足使用需求。现有的机械臂在长期的工作过程中，经常会受到磨损，现有的机械臂产品有很多技术局限性，一些品质不好的机械臂部件很容易被磨损，同从而使机械臂的工作效率低，同时大大减短了其使用寿命。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出了一种机械臂用耐磨合金铸件及其铸造方法，铸造得到的合金铸件具有高耐磨性、高韧性，使用寿命长。

为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：

一种机械臂用耐磨合金铸件，其含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.2-1.8％、Si：1.4-2.2％、Mn：1.4-2.0％、Cr：4.5-5.5％、Mo：0.4-0.55％、Ni：0.6-1.0％、W：0.22-0.32％、Ti：0.13-0.22％、B：0.06-0.12％、稀土：0.12-0.18％、P≤0.04％、S≤0.04％、余量为Fe和不可避免的杂质。

优选地，所述机械臂用耐磨合金铸件含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.6％、Si：1.8％、Mn：1.6％、Cr：5.0％、Mo：0.45％、Ni：0.8％、W：0.28％、Ti：0.16％、B：0.08％、稀土：0.15％、P≤0.04％、S≤0.04％、余量为Fe和不可避免的杂质。

优选地，所述稀土为稀土氧化物Ce₂O₃、La₂O₃或Y₂O₃。

优选地，所述稀土为稀土氧化物La₂O₃。

本发明还提供了上述机械臂用耐磨合金铸件的铸造方法，包括如下步骤：

(1)按配方比称量生铁、废钢、硅铁、锰铁、铬铁、钼粉、镍铁、钨铁、钛粉、硼铁和稀土，备用；

(2)将生铁、废钢在电炉中加热熔化，待铁水熔清后，依次加入硅铁和锰铁，采用铝丝脱氧后，依次加入铬铁、钼粉、镍铁、钨铁、钛粉、硼铁，再次采用铝丝脱氧并在铁水液面除渣后，将铁水迅速出炉倒入底端放置稀土的浇包中，静置后将铁水倒入铸型浇注成形；

(3)将浇注所得铸件加热至750-780℃，保温2-3h，然后以22-30℃/h的速率加热至920-950℃，保温1-1.5h，随炉冷至750-780℃后将铸件从炉内取出，风冷至420-450℃；然后放入预热至420-450℃的炉中，保温1-1.5h，之后随炉冷至250-270℃，出炉空冷，即得所述耐磨合金铸件。

优选地，所述步骤(2)中的电炉是中频感应电炉。

优选地，所述步骤(3)中：将浇注所得铸件加热至760℃，保温2.5h，然后以28℃/h的速率加热至950℃，保温1h，随炉冷至760℃后将铸件从炉内取出，风冷至435℃；然后放入预热至435℃的炉中，保温1.5h，之后随炉冷至260℃，出炉空冷，即得所述耐磨合金铸件。

本发明的有益效果是：

通过本发明铸造方法所制得的机械臂用合金铸件具有高耐磨性，铸件表面美观，内部的缺陷数量少，整体性能优异。本发明中Cr的加入可提高铸件的硬度和韧性，适量W的加入可提高铸件的硬度，并细化碳化物和基体；少量稀土的加入可净化铁水，改善铁水的流动性，并可细化铸铁组织，大大提高了成型效果。

本发明铸造方法简单，生产效率高，通过严格控制化学元素成分，优化熔炼工艺和热处理工艺等，使制得的合金铸件的耐磨性、韧性较传统工艺都有进一步的提高，使用寿命长。

具体实施方式