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铝锡铜合金的挤压性能及齿轮泵生产工艺进行试

文章出处:admin 人气:发表时间:2018-11-07 21:28

铝锡铜合金在高速机床、柴油发动机、齿轮液压泵等机械设备中广泛使用。铝锡铜合金由于其优异的性能,实际应用越来越广,充分显示出铝基合金是目前最有前途的材料。开发、研究铝锡铜合金是国际领域的发展方向之一。因此,我们对铝锡铜合金的挤压性能及生产工艺进行了试验分析。
 
铝锡铜合金的挤压性能及齿轮泵生产工艺进行试验分析

选择铝锡铜合金作为齿轮泵材料的原因:

铝锡铜合金是一种综合性能良好的合金,它具有良好的抗粘咬性、耐磨减摩性、耐腐蚀性、顺应性和嵌入性等综合性能,同时又具有密度小、导热性好、承载能力大、疲劳强度高等优越性。

1 、齿轮泵试验材料及检测

  试验用铝棒为中色(天津)特种材料有限公司铝事业部熔铸车间生产,采用同水平热顶铸造设备铸得。 
 
  使用挤压车间10MN挤压机进行挤压生产。使用SPECTROMAXx直读光谱仪对铸棒成分进行控制及检验,并用WDW-5微机控制电子万能试验机进行抗拉强度及延伸率的检测。 

2 、齿轮泵试验方法

  表1为铝锡铜合金铸棒的成分。 
 
  挤压温度及挤压速度对合金影响较大,所以,挤压温度的确定是其挤压生产的关键点。 
 
  本试验确定挤压温度为450℃,棒坯温度为448℃,模具温度为457℃,挤压筒内套温度设定为440℃。铸锭长度为500mm。挤压参数如表2所示。

3、齿轮泵材料结果与分析

3.1 铝锡铜合金的铸造

  由于Sn的熔点为231.89℃,Cu的熔点为1083.4℃,铸造温度的确定将是铸造的难点。本实验中,由于铜的熔点较高,所以选用Al-Cu中间合金,在填料过程中,由于Sn熔点较低,为了降低其损耗,在熔炼后期加入。

       本试验选用铸造温度710℃,铸造速度120mm/Min水流量180t/h。并对其进行440℃/5h以及465℃/5h均火处理,图1为其高倍图片,由此图可以看出,通过对其均火处理,440℃/5h晶界处偏析现象比较严重,均火不彻底。465℃/5h铸棒晶粒较为均为,晶界处存在轻微的大颗粒聚集现象,相较于低温均火,465℃/5h更为彻底。

       从图中可以看出,465℃均火的晶粒明显较大,这是由于高温有助于晶粒的增长,这同时使得颗粒聚集现象相对突出,致使大颗粒的存在。铝锡铜合金是由硬基体铝和软质点锡所组成,均匀化处理后,合金中的Sn、Si发生聚集,原来呈连续网状分布于晶界上的Sn变成离散的岛状分布。 

3.2 铝锡铜合金的挤压生产

  铝锡铜合金由于Sn与Cu的存在,挤压生产难度相对较大,挤压温度的确定相对较难。由于Sn熔点较低,过烧现象是挤压生产中尤为突出的问题,本实验确定的挤压温度是450℃,通过试验发现,此温度能够对合金进行挤压且没有过烧现象。同时,通过反复挤压,并对模具进行维修后,完成了铝锡铜合金的成功挤压,尺寸合格。 

3.3 铝锡铜合金的摩擦磨损试验

  我们对铝锡铜合金及6061合金的耐磨性进行测试,试验参数如下:
 
  试验时间设定为1h,前10min转速设定200r/min,载荷200N;10min后转速设定1600r/min,载荷800N。 
 
  通过试验可发现,铝锡铜合金在载荷800N,转速1600r/min,保压1h的情况下,仅有轻微磨损,分别为7.5倍和40倍放大倍数显微镜下的磨损形貌。6061在转速为200r/min,载荷200N的状态下正常,将转速及载荷提高后,出现粘着现象,试验终止。通过试验得出铝锡铜的摩擦系数为0.102。
 
  我们对试验前及试验后的试样进行称重:试验前重量为25.1349g,试验后重量为24.8737g。通过试验数据发现,铝锡铜的耐磨性较好。 
 
4 、结束语 
 
  (1)由于铝锡铜合金中各主要元素的熔点相差较大,采取的铸造方法为添加Al-Cu中间合金,并在熔炼后期加入Sn。 
 
  (2)465℃/5h均火较440℃/5h均火更为彻底,晶粒相对较为均匀,偏析现象减弱。同时,随着温度的升高,晶粒有明显长大现象,并出现轻微的大颗粒聚集。 
 
  (3)挤压温度450℃,挤压速度4.5mm/s的挤压工艺能够满足挤压生产,同时没有过烧现象的存在。 
 
  (4)在载荷800N,转速1600r/min,保压1h的情况下,6061合金出现严重粘着现象,而铝锡铜合金仅有轻微磨损,且重量相对试验前减轻0.2612g。 

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