[发明专利]锆基非晶柔轮近净成型的模具及其制备方法

说明书

本发明涉及金属铸造加工领域，锆基非晶柔轮近净成型的模具，包括盖子、第一模具、第二模具、芯子和固定环；锆基非晶柔轮制备方法，其步骤包括：S1、按照柔轮的形状设计模具尺寸大小；S2、确定锆基非晶合金成分；S3、进行熔炼工艺和吸铸工艺；S4、熔炼和吸铸时通入保护气体，并进行充分预热；利用锆基非晶体合金作为柔轮材料，其高强度、高硬度、耐腐蚀、大的弹性极限等优异的力学和化学性能使柔轮在服役过程中能承受复杂的交变应力和摩擦磨损，更耐用；通过铸造的方式制备锆基非晶体合金柔轮铸件，可减少加工时间，提高生产效率，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及金属铸造领域，具体是指锆基非晶柔轮近净成型的模具及其制备方法。

背景技术

谐波减速器是由固定的带内齿的刚轮、柔轮和迫使柔轮发生径向弹性变形的波发生器组成的。谐波减速器是在行星轮的基础上发展来的，它是利用柔性齿轮产生可控制的弹性变形波，引起刚轮与柔轮的齿间相对错齿来传递动力和运动。谐波减速器具有高精度、高承载力等优点，而柔轮在服役过程中承受复杂的交变应力和摩擦磨损作用，容易发生疲劳断裂和磨损破坏，所以对其性能要求很高。

目前，国内外的谐波减速器柔轮材料基本为40Cr系合金钢，常用的是40CrNiMoA与40CrA，与传统金属合金比较，非晶合金具有特殊的微观结构，如原子排列长程无序、短程有序，没有晶体材料的位错、晶界等缺陷，因而具有优异的力学性能，其中锆基非晶合金具有超高强度和硬度等优异性能被认为是柔轮的理想的替代材料；非晶合金还具有优异的成型性能，非晶合金铸件的尺寸精度高于相应的晶体合金，非晶合金铸件表面可以复制铸模的微纳尺度精细形貌，表面光洁度能达到镜面，因此选用新型非晶合金，通过吸铸方法制造柔轮是一种切实可行的有效制造方法。

发明内容

基于以上问题，本发明提供了锆基非晶柔轮近净成型的模具及其制备方法，利用锆基非晶体合金作为柔轮材料，其高强度、高硬度、耐腐蚀、大的弹性极限等优异的力学和化学性能使柔轮在服役过程中能承受复杂的交变应力和摩擦磨损，更耐用；通过铸造的方式制备锆基非晶体合金柔轮铸件，可减少加工时间，提高生产效率，降低生产成本。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

锆基非晶柔轮近净成型的模具，包括盖子、第一模具、第二模具、芯子和固定环；所述第一模具包括环形槽、阶梯孔和气道，所述阶梯孔设置在第一模具下方，所述环形槽设置在第一模具的底部，所述环形槽与阶梯孔之间形成矩形槽，所述环形槽上开设有贯穿整个第一模具的气道；所述第二模具包括圈齿、型腔和浇道，所述圈齿设置在型腔上部，所述浇道开设在型腔底部和第二模具底部之间；所述芯子底部相切设置有一半球体。

优选地，所述环形槽与阶梯孔之间形成3个均匀分布的矩形槽。

优选地，所述环形槽上均匀分布有3个贯穿整个第一模具的气道。

优选地，所述型腔侧壁相对于竖直面向外的斜角α为0.5°～1°。

优选地，所述第一模具和第二模具的材质选用紫铜制成。

锆基非晶柔轮制备方法，采用锆基非晶柔轮近净成型的模具加工而成，其特征在于，步骤包括：

S1、按照柔轮的形状设计第一模具、第二模具和芯子的尺寸大小；

S2、选择锆基非晶合金作为制造柔轮的材料，确定其锆基非晶合金成分；

S3、用水冷铜坩埚磁悬浮熔炼炉进行锆基非晶合金的熔炼，反复熔炼三遍以上再进行模具的吸铸成型；

S4、熔炼和吸铸时通入保护气体，吸铸前第一模具和第二模具要充分预热。

优选地，所述S2步骤中锆基非晶合金的材料为Zr_xCu_yNi_zA；