CN103266273A - 一种合金材料及利用该材料制造叉车横梁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种合金材料及利用该材料制造叉车横梁的方法，所述合金材料成分按重量份为：碳：0.16%~0.25%；锰：0.8%~1.4%；硅：0.3%~0.6%；铬：0.2%~0.8%；铁：余量。所述制造方法为熔模铸造，所述熔模的蜡模模料成分按重量份为：石蜡：50份~70份；聚合松香：15份~40份；EVA：5份~15份；褐煤蜡：5份~10份。本发明所述合金材料制造的叉车横梁，其屈服强度大于620MPa，抗拉强度达750MPa以上，材料伸长率达到20%，硬度达到200HBW以上，材料内部组织达到一级，并具有良好的工艺性，完全可替代现有的Q235A钢等材料。

Description

一种合金材料及利用该材料制造叉车横梁的方法

技术领域

本发明涉及一种合金材料，以及利用该合金材料制造叉车横梁的方法，属于金属材料技术领域。

背景技术

在叉车中，多个横梁分别焊接于叉车内、外门架之上，从而支撑叉车门架进行货物的叉取卸放、升降堆码等动作。在工作过程中，由于门架不断地提升、卸放着货叉上的重物，从而导致横梁在工作过程中受到较大的弯曲及扭转载荷。另外，叉车中的门架上横梁还起到固定链条的作用，从而支撑滑架，带动滑架传动。叉车门架横梁是叉车门架系统的重要组成部分，是叉车的关键零部件，其质量影响到叉车的工作性能及效率。

现有的叉车横梁材料一般采用Q235A钢，其屈服强度为235MPa，抗拉强度为375MPa。近年来，随着叉车吨位及性能要求的逐渐提高，Q235A钢的力学性能已经不能满足需求，因此，在尽量节约成本的情况下提高叉车横梁的强度和韧性成为亟待解决的重大难题。

发明内容

本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种合金材料，用来制造叉车横梁，以及利用该合金材料制造叉车横梁的方法。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种合金材料，利用该材料制造叉车横梁，所述合金材料成分按重量份为：

碳：0.16%~0.25%；锰：0.8%~1.4%；硅：0.3%~0.6%；铬：0.2%~0.8%；铁：余量。

作为上述技术方案的改进，所述合金材料成分按重量份为：碳：0.25%；锰：1.4%；硅：0.5%；铬：0.6%；铁：余量。

一种采用上述合金材料制造叉车横梁的方法，所述制造方法为熔模铸造，所述熔模的蜡模模料成分按重量份为：

石蜡：50份~70份；聚合松香：15份~40份；EVA：5份~15份；褐煤蜡：5份~10份。

作为上述技术方案的改进，所述熔模的蜡模模料成分按重量份为：石蜡：50份；聚合松香：40份；EVA：5份；褐煤蜡：5份。

作为上述技术方案的改进，所述叉车横梁在以下条件下依次进行热处理：

①正火，温度范围为：820℃~920℃，正火时间为：0.5h~1.5h；

②淬火，温度范围为：860℃~960℃，淬火时间为：1h~3h；

③回火，温度范围为：500℃~700℃，回火时间为：4h~6h。

作为上述技术方案的改进，所述叉车横梁在以下条件下依次进行热处理：

①正火，在870℃温度下保温1h；

②淬火，在920℃温度下淬火2h；

③回火，在600℃温度下回火5h。

本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：

本发明提供了一种用于制造叉车横梁的合金材料，以及利用该合金材料制造叉车横梁的工艺方法。该合金材料制造的叉车横梁，其屈服强度大于620MPa，抗拉强度达750MPa以上，材料伸长率达到20%，硬度达到200HBW以上，材料内部组织达到一级，并具有良好的工艺性，完全可替代现有的Q235A钢等材料。

附图说明

图1为本发明所述叉车横梁的主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明所述采用熔模铸造叉车横梁的结构示意图；

图4为本发明所述叉车横梁铸态下金相显微组织；

图5~图7为本发明所述不同实施例中金相显微组织。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。

如图1所示，为本发明所述叉车横梁的主视图，图2为图1的俯视图。本发明所述叉车横梁10为合金材料制成，其合金成分按重量份提供以下实施例：

	C(%)	Mn(%)	Si(%)	Cr(%)	Fe(%)
						实施例一	0.16	0.8	0.3	0.2	余量
实施例二	0.19	1.0	0.4	0.4	余量
						实施例三	0.22	1.2	0.5	0.6	余量
实施例四	0.25	1.4	0.6	0.8	余量

分别对各实施例试样的抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度进行测试，考虑到铸件需保持良好的焊接性能对碳当量的要求，本发明优选的叉车横梁10合金成分按重量份为：碳：0.25%；锰：1.4%；硅：0.5%；铬：0.6%；铁：余量。

上述合金材料制成的叉车横梁10，通过试验验证，其屈服强度大于620MPa，抗拉强度达750MPa以上，材料伸长率达到20%，硬度达到200HBW以上，材料内部组织达到一级，并具有良好的焊接性，完全可替代现有的Q235A钢等材料。

如图3所示，为本发明所述采用熔模铸造叉车横梁的结构示意图。由于熔模铸造的铸件有着很高的产品成形性能，铸造过程中不增碳，铸件内部质量高，且叉车横梁10的尺寸和重量不大，所以选择熔模铸造较为合适。

如图3所示，叉车横梁10的浇注系统为底注式，金属液通过浇口杯21进入直浇道22，利用内浇道23由底部位引入，横浇道24兼有冒口作用，最后浇注部分的金属液进入冒口颈25和横浇道24，保证了横浇道24部分的金属液冷却较慢。这种引入方式能够使充型更平稳，可避免金属液发生激溅、氧化及由此而形成的铸件缺陷；型腔中的气体容易顺序排出，保证成型质量。

本发明所述叉车横梁10采用熔模铸造成型。所述熔模的蜡模模料成分按重量份提供以下实施例：

*注：EVA：乙烯-醋酸乙烯共聚物，ethylene-vinyl acetate copolymer。

对上述各实施例蜡模模料成分的熔点、线收缩率、抗弯强度及粘度等进行了相关测定，具体的实验结果如下表所示：

由试验结果可以看出，实施例7、实施例8的模料的收缩率最小，这是由于石蜡含量的减小以及聚合松香含量的提高所致。但是实施例9模料由于褐煤蜡含量的增加，模料的收缩率变大。从粘度测试结果可以看出，前三组实施例模料的粘度最小，而石蜡含量在50%的模料的粘度都较大，粘度直接影响到了模料的流动性，所以这几组模料在实际浇注过程中都出现了流动性较差的现象。综合考虑以上因素，可以使用实施例4、5、7组模料配方作为较好的模料配比，如果是对蜡模尺寸要求较高则可以选择实施例7的模料，在实际生产过程中可以通过提高注蜡温度和压力来保证它的流动性。

采用熔模铸造成型后，叉车横梁10的金相显微组织见图4所示。为使叉车横梁10具有所需要的力学性能，必须选择合适的热处理工艺。对于低合金钢而言，由于含有少量硅、锰、铬、钼、镍、铜和钒等合金元素，具有较好的淬透性，经适当的热处理后可获得良好的综合力学性能。

本发明所述热处理工艺具体实施例如下：

组别	正火温度(℃)	正火时间(h)	淬火温度(℃)	淬火时间(h)	回火温度(℃)	回火时间(h)
							实施例I	820	0.5	860	1	500	4
实施例Ⅱ	870	1	910	2	600	5
							实施例Ⅲ	920	1.5	960	3	700	6

经过上述条件进行热处理后，分别对试样进行金相显微组织观察、屈服强度、抗拉强度、伸长率的测试与分析。图5为870℃正火条件下金相显微组织，图6为“870℃正火+860℃淬火+500℃回火”条件下金相显微组织，图7为“870℃正火+910℃淬火+600℃回火”条件下金相显微组织。

由4图观察金相组织为铁素体（白色）＋珠光体（黑色），从铁素体的分布形态来看，形成具有一定取向的针片状的晶内铁素体，具有魏氏体组织特征。经过正火处理后，由5图可见其组织分布较为均匀。在经过热处理工艺后，图6与图7相较，图7中的金相组织更为细小、均匀，具有回火索氏体的特征，其组织结构具有优良的综合力学性能。

上述不同的热处理工艺，对铸件力学性能的影响如下表所示：

热处理工艺	屈服强度(MPa)	抗拉强度(MPa)	伸长率（%）	断面收缩率(%)	硬度(HBW)
						870℃正火+860℃淬火+500℃回火	541	700	11	40	182
870℃正火+910℃淬火+600℃回火	620	750	20	50	205

综合金相组织和力学性能分析，本发明最佳的热处理方案为：870℃正火保温1小时，再910℃淬火保温2小时，再600℃回火保温5小时。

本发明所述用于制造叉车横梁的金属合金材料，比常用门架横梁材料Q235A的强度（屈服强度、抗拉强度）有大幅度提高，比高强20Cr、20CrMn等材料伸长率和硬度有显著提高，大幅度提升了叉车的综合性能。在满足高强高韧同时，由于本材料含有较少的Cr，成本相对较低，具体性能对比情况见下表：

本发明所述熔模铸造工艺，可以代替现有的锻造工艺。叉车横梁尺寸控制精密，机加工切削余量极少，表面平整光滑。克服了锻压该低合金钢难变形、对模具损伤等大批量成形性差的缺点。同时经过对原模料的工艺优化，设计优化采用了中温模料，其强度、收缩率、耐热性均较好，且回收性优越，成本低。

Claims (6)

1.一种合金材料，利用该材料制造叉车横梁，其特征是，所述合金材料成分按重量份为：

碳：0.16%~0.25%；锰：0.8%~1.4%；硅：0.3%~0.6%；铬：0.2%~0.8%；铁：余量。

2.如权利要求1所述的一种合金材料，其特征是，所述合金材料成分按重量份为：碳：0.25%；锰：1.4%；硅：0.5%；铬：0.6%；铁：余量。

3.一种采用权利要求1或2所述合金材料制造叉车横梁的方法，其特征是，所述制造方法为熔模铸造，所述熔模的蜡模模料成分按重量份为：

石蜡：50份~70份；聚合松香：15份~40份；EVA：5份~15份；褐煤蜡：5份~10份。

4.如权利要求3所述制造叉车横梁的方法，其特征是，所述熔模的蜡模模料成分按重量份为：石蜡：50份；聚合松香：40份；EVA：5份；褐煤蜡：5份。

5.如权利要求3所述制造叉车横梁的方法，其特征是，所述叉车横梁在以下条件下依次进行热处理：

①正火，温度范围为：820℃~920℃，正火时间为：0.5h~1.5h；

②淬火，温度范围为：860℃~960℃，淬火时间为：1h~3h；

③回火，温度范围为：500℃~700℃，回火时间为：4h~6h。

6.如权利要求5所述制造叉车横梁的方法，其特征是，所述叉车横梁在以下条件下依次进行热处理：

①正火，在870℃温度下保温1h；

②淬火，在920℃温度下淬火2h；

③回火，在600℃温度下回火5h。

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