[发明专利]铝合金分体式I型推力杆及其铸造成型与搅拌摩擦焊装配方法

权利要求书

1.一种铝合金分体式I型推力杆，其包括有套管、球头和球铰，套管的两端分别安装球头，球铰安装在球头的通孔里；其特征在于：

套管(1)为一体成型结构件；

A球头(2A)的一端面为A锥形面板(2A3A)，A球头(2A)的另一端面为A圆形面板(2A3B)；BA球铰安装座连接段(2A3)与套管(1)一端通过摩擦焊连接；A球头(2A)的颈部设有A椭圆形段(2A5)和A圆弧段(2A6)；

B球头(2B)的一端面为B锥形面板(2B3A)，B球头(2B)的另一端面为B圆形面板(2B3B)；BB球铰安装座BB连接段(2B3)与套管(1)另一端通过摩擦焊连接；B球头(2B)的颈部设有B椭圆形段(2B5)和B圆弧段(2B6)；

A球头(2A)与B球头(2B)的结构相同，且A球头(2A)和B球头(2B)均为一体成型结构件；

套管(1)的总长度为L₁，套管(1)的内半径为r_1A，球头(2A)的半径记为r_2A1；球头颈部部位满足的尺寸为：圆弧段(2A6、2B6)的起半径为r₂，圆弧段(2A6、2B6)的止半径为r₄，椭圆形段(2A5、2B5)的下长半径为O₃a₃、下短半径为O₃b₃、上长半径O₄a₄和上短半径O₄b₄，则有，r_2A1＝2r_1A，O₃a₃＝2r_1A，上长半径和上短半径O₄b₄＝r_1A；

所述球头采用铸造工艺制备，其工艺为：

铸造步骤一，按照一定的配比配制铝合金，在铸造机保温炉内将所配铝合金加热到700～740℃温度，并进行精炼除气30～45min；

按照一定的配比配制铝合金的质量百分比成分为：Si为0.1～1.5、Mg为0.4～2.0、Fe为0.06～1.6、Cu为2.5～7.0、Mn为0.2～1.2、Cr为0.001～0.15、Ni为0.001～1.2、Zn为0.10～0.30、Ti为0.01～0.20、Zr为0.001～0.25、Sr≤0.03、La≤0.03、Ce≤0.03、Y≤0.01、Er≤0.05、Sc≤0.05、Al为余量，以及不可避免的杂质；

铸造步骤二，将球头模具预热到350～400℃，浇口套温度预热至300～350℃；对升液管的浇口进行清渣，放入陶瓷过滤网及型芯，所用型芯是金属材质型芯或砂型型芯，合模；

铸造步骤三，将保温炉内的铝合金液在20～25kPa的压力下，以2.0～2.6kPa/s的速率进行升液；

铸造步骤四，将铝合金在35～40kPa的压力下，以0.5～2.0kPa/s的速度充型到球头型腔中，直至将型腔全部充满；

铸造步骤五，待铝液完全充满球头型腔后，在5～7s快速增加压力至50～150kPa结晶压力，并继续保压10～60s；

铸造步骤六，待铝合金球头凝固完毕，卸除保温炉内的气体压力，冷却后并取出球头铸件。

2.根据权利要求1所述的铝合金分体式I型推力杆，采用摩擦焊方法进行装配，其特征在于包括有下列步骤：

装配步骤一，将球头与套管连接部位加工成比套管厚0.2～0.5mm的管结构；

装配步骤二，将球头固定在摩擦焊机左右动力主轴上，采用专用夹具加紧套管；

装配步骤三，编制摩擦焊设备的PLC控制程序，设定焊接1级摩擦压力为0.5～3MPa、摩擦时间为5～8s、2级摩擦压力为1～5MPa、摩擦时间为9～12s、摩擦焊机转速为300～1000rpm的工艺参数；

装配步骤四，启动摩擦焊机，使球头在动力头上高速旋转并沿滑板移动接近套管，利用球头高速旋转接触套管时的摩擦生热，使铝合金软化，同时在动力主轴头上施加7～15MPa的顶锻压力，控制顶锻时间为3～15s，使球头和套管实现固相连接；

装配步骤五，推力杆焊接成功后松开夹具，取出推力杆，对其进行尺寸、裂纹缺陷检测。