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鋅基軸承合金的液－固態揉捏成型工藝
來源:海力軸承網 時間:2013-08-28
鋅基耐磨合金作為軸承資料；其功能可與國內廣泛運用的錫青銅相媲美；是一種可代替錫青銅的抱負資料[1].我國銅、錫資源缺少；鋅儲量豐厚；推行鋅基軸承合金就可處理國內軸瓦用材難題.但是；當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；大多無重熔澆注設備；阻止了該資料的推行運用.若選用鑄鍛聯合工藝；對熔煉后的鋅基合金進行液－固態揉捏進而制成用戶可直接進行機加工的不一樣規范型材和坯料；將推進鋅基合金資料的推行應用.
1 實驗條件和辦法
1。1實驗用鋅基合金的化學成分
實驗資料為洛陽工學院開發研發的3#、4#鋅基合金.
1。2熔煉和揉捏設備
合金熔煉設備為高頻電爐；揉捏設備為YASS-315型油壓機.先在高頻電爐中進行熔煉澆鑄成鋅基合金錠；然后在油壓機現場把合金錠放入電阻爐中重熔后；進行液－固態揉捏；制成毛坯；最終毛坯經熱固態揉捏制成管材.考慮到電爐的熔化才能和油壓機行程的約束；取揉捏成型管材的外徑為50mm、內徑為20mm、長度為400～500mm.
1。3工藝計劃與工藝道路
別離選用重力鑄造(金屬型)和液－固態揉捏兩種工藝；用鋅、鋁、銅錠及其它合金作為質料；合金錠熔化溫度為520～540℃.液－固態揉捏時；將模具預熱到100℃以上；將金屬液澆入模腔；隨后進行揉捏.首要工藝道路如下：
合金熔煉(520～540℃)→
液－固態揉捏孔型毛坯(480～500℃)→
熱固態揉捏管材(280～300℃).
1。4液-固態揉捏模具
本模具選用分離式活動心軸.澆入液態金屬前先將心軸刺進凹模內；用壓機下頂出缸將下頂桿2頂在上限方位；以托住心軸1.揉捏時空心凸模下行.心軸導入凸模中間孔之中；待金屬液被徹底關閉后即開端揉捏.液態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；然后構成一個較薄的關閉的固態外殼.為了確保液態金屬在三向壓應力狀態下結晶、凝結和變形；要預先調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－固態揉捏模具
1、活動心軸，2、下頂出桿，3-空心凸模，4-凹模
2 力學功能比照實驗
別離從4#鋅基合金的液-固態揉捏的毛坯；熱固態揉捏后的管材以及重力鑄造的鑄件上截取試樣；檢測其力學功能.按需求制成規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°；每檢測項取3個試樣.
表2 鋅基合金型材不一樣工藝條件下的成型試件的力學功能
從檢測成果能夠看出；與鑄態鋅基合金比較；鋅基合金經液－固態揉捏變形后各項力學功能目標均有不一樣程度的進步；其間塑性和耐性目標成倍進步；固態揉捏合金的功能最棒；比鑄態的功能更為抱負.這首要歸結于合金熔液在結晶過程中的揉捏變形；合金晶粒細化；以及成分偏析得到按捺.該合金在液－固態揉捏時；或多或少還會殘留一些鑄態安排；但在熱固態揉捏中飽嘗更為劇烈的塑性變形時；鑄態安排則會徹底消除；合金安排也更為細密.這些也能從其力學功能上的差異上反映出來.
3 磨損實驗
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功能的不一樣很大；熱固態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系；對不一樣加工狀態下的鋅基合金進行了磨損實驗；實驗在MM-200磨損實驗機上進行.
實驗載荷為50kg；速度為0。32m/s；用20#機油作潤滑劑；沖突時刻為2h；以HRC50～52的45鋼軸試樣為對磨資料；實驗成果如圖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)；實驗設備、實驗條件均與鋅基合金磨損實驗的一樣；僅僅沖突時刻縮短為1。5h；實驗成果如圖3所示.
相對磨耐性ε=B′/B.式中：B為基準試樣(3#)的磨痕寬度(相對耐磨性為1).B′為實驗試樣的磨痕寬度.
由圖2能夠看出；液－固態及固態揉捏鋅基合金的耐磨功能均比鑄態的好得多；其間以固態揉捏的耐磨功能為最棒.由圖3能夠看出；液－固態和固態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－固態揉捏成形工藝是徹底可行的；管材的各項功能均顯著地優于鑄態的.拉伸強度σb進步20。6%；伸長率δ5進步4。7倍；沖擊耐性AkV進步2。9倍.
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