[发明专利]负重轮复合加载液态模锻工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种负重轮复合加载液态模锻工艺。

背景技术

凝固成形过程中存在着不均匀性导致。由此推断，这种凝固的不均匀性也会对制件的组织和性能产生影响。

负重轮简单加载液态模锻过程研究结果可知，由于制件形状和和液态金属的受力不均匀，导致成形过程中液态金属凝固不均匀，最后凝固区(直壁与底部的转角处)由于得不到补缩，性能最差，甚至产生裂纹等缺陷。底部先凝固的金属承载了冲头几乎全部的载荷而进入塑性变形，限制和减缓了冲头的继续下行，冲头不能充分对直壁部分施压，直壁部分的密度及性能也低于底部。这种简单加载方式造成了制件各部组织和性能的不均匀性。

有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种负重轮复合加载液态模锻工艺，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种制备综合性能良好的制件的负重轮复合加载液态模锻工艺。

本发明负重轮复合加载液态模锻工艺，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。

进一步地，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。

进一步地，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。