[发明专利]负重轮复合加载液态模锻工艺

权利要求书

1.一种负重轮复合加载液态模锻工艺，其特征在于，所述的负重轮利用成型模锻系统加工而成，所述的成型模锻系统包括：铝基复合材料的制备装置，负重轮成型模具，用于提供负重轮成型模具冲头压力的液压机；所述负重轮成型模具至少包括：下模，外冲头、内冲头组成的上模，内冲头与上模板之间设有碟簧，所述碟簧用于控制内冲头与上模板之间的距离；

所述的负重轮成型工艺包括：

将机械搅拌法制备的铝基复合材料；

将机械搅拌法制备的铝基复合材料定量浇注于负重轮成形腔内，采用复合加载方法进行模锻成型，所述复合加载模锻成型具体包括:加载前，调整碟簧的预紧量使内冲头离开上模垫板一定的距离S，S称为补缩量；在这种状态下进行加载成形，上模下行，内冲头碟簧力的作用下使金属充满型腔，在负重轮直壁处充满金属的高度较零件设计尺寸高出S，继续加压，底部开始凝固，内冲头趋于静止，碟簧产生压缩变形，这时外冲头相对内冲头向下移动，压力机的总压力除克服碟簧力，剩余压力全部作用在制件正在凝固的直壁处，使其在压力下凝固，同时将压力传递到最后凝固区热节处，加压的同时，将充填时直壁多出S高度的金属补缩给直壁和热节处,通过对直壁和热节处的局部加载和补缩，并产生塑性变形；

负重轮液态模锻成形工艺参数选择如下：

金属液浇注温度选择浇注温度为720℃；

模具预热温度:下模300℃，上模200℃。

比压:40～60MPa；

加压速度:15mm/s；

开始加压时间:浇注完毕后立即开始加压；

保压时间:25-30s。

所述的铝基复合材料的制备方法包括：

材料选择：基体材料为2A50锻铝合金，增强体材料为SiCp颗粒，SiCp颗粒颗粒度为7μm，体积分数10％；

对SiCp颗粒进行预处理，得到备用的增强体颗粒；

熔炼2A50铝合金：用坩埚熔炼铝合金到640℃～660℃，加入精炼剂，精炼5分钟后除渣，除渣时对铝合金液进行搅拌，并上、下移动；

在铝合金液中加入1.5wt％～2wt％的纯Mg；

SiCp颗粒预热：将SiCp颗粒用10g铝箔包裹起来，放入加热炉的坩埚中加热至600℃，并保温30min至60min；

先将预热后的SiCp颗粒加入搅拌坩埚内，然后加入铝合金液，进行加热，搅拌温度610℃～615℃搅拌速度875r/min；搅拌时间40min～60min，搅拌时，依据坩埚内的材料含量调节搅拌棒的上下位置，每搅拌3至8分钟后改变搅拌棒旋转方向。

2.根据权利要求1所述的负重轮复合加载液态模锻工艺，其特征在于，还包括将触变模锻负重轮制件进行T6热处理，其热处理工艺为：在500℃固溶处理3小时，放入水中淬火20min，然后在160℃时效处理10小时，取出负重轮空冷至室温。

3.根据权利要求1所述的负重轮复合加载液态模锻工艺，其特征在于，对SiCp颗粒进行预处理具体包括：

酸洗：用10％的HF溶液浸泡SiCp颗粒24h进行酸洗；

清洗：对酸洗24h后的SiCp悬浊液用大量蒸馏水多次清洗，每1～2小时换一次蒸馏水，直至溶液达到中性；

烘干：把SiCp液体表面的清水除去，在烘干箱中140℃～160℃的条件下烘干24h～28h；

研磨：烘干后的SiCp出现结块现象，用研钵进行研磨，使其成为粉末状，研磨之后密封保存；

烧结：经过上述过程处理的SiCp需要在800℃±5℃高温下烧结2～3小时。

4.根据权利要求3所述的负重轮复合加载液态模锻工艺，其特征在于，所述的烧结过程具体为：将坩埚放入加热炉中随炉预热到100℃～150℃，将SiCp颗粒放入坩埚中随炉加热到300℃～400℃，保温30min左右，并不断搅拌；加热到800℃进行烧结，烧结过程中需要不断搅拌；随炉冷却至室温。