[发明专利]制备复合材料－流变成形履带板工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备复合材料－流变成形履带板工艺。

背景技术

履带板是履带式工程机械的关键件,又是易损件。过去采用调质加中频淬火再加低温回火的热处理工艺,曾出现圆角处开裂硬度偏高和易折断等弊病。

有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种制备复合材料－流变成形履带板工艺，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制备复合材料－流变成形履带板工艺。

本发明制备复合材料－流变成形履带板工艺，所述的履带板利用流变成型模锻系统加工而成，所述的流变成型模锻系统包括：铝基复合材料的制备装置，履带板成型模具，用于提供履带板成型模具冲头压力的液压机；其中，所述履带板成型模具至少包括：下模板，设置在所述下模板上的凹模，凹模之间设有型芯，型芯两侧设有顶杆，以及上模板，连接在所述上模板上的外凸模，所述外凸模中间设有内凸模，内凸模通过螺栓连接在上模板上，所述螺栓上述设有蝶形弹簧，所述蝶形弹簧设置在上模板和内凸模之间，凹模，外凸模、内凸模、外凸模、顶杆形成履带板成形腔；

所述的履带板成型工艺包括：

制备铝基复合材料；

将机械搅拌法制备的铝基复合材料定量浇注于履带板成形腔内，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，在加压模锻前，调整碟簧的预紧量，使内、外凸模产生高度差，即补缩量S，液压机下行加压，加压时内凸模先接触铝基复合材料使其充满型腔，继续施加压力，内凸模趋于静止，外凸模有继续移动的距离S，对已趋于凝固的材料施以局部载荷和补缩，使其发生塑性变形，保压一段时间，开模，由顶出缸推动顶杆顶出制件，其中，所述补缩量S为6.5mm；成形工艺参数：模具预热温度200℃～300℃；比压 108MPa；加压速度15mm/s；保压时间30s～40s；润滑剂：石墨乳；

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，当温度加热至680℃以上时、保温30min以上后开始搅拌，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，还包括将触变模锻履带板制件进行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，取出履带板空冷至室温。

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。

进一步地，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。

进一步地，所述铝基复合材料的制备系统包括：加热炉、对加热炉内物料进行搅拌的搅拌装置以及对加热炉进行温度控制的温控箱，所述搅拌装置包括搅拌棒、驱动所述搅拌棒圆周旋转的动力装置，其中，所述搅拌棒的一端部连接所述动力装置，所述搅拌棒的另一端部设有搅拌叶片，所述叶片为沿搅拌棒轴线上、下布置的两排，各排叶片沿搅拌棒的圆周方向布置，所述叶片呈矩形结构，所述叶片与水平面成15°夹角，搅拌棒上排的叶片和下排的叶片交错设置；