CN104591040B - 一种用于固定叉车门架的支臂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于固定叉车门架的支臂，属于机械技术领域，其包括连接部以及两工作部，每个工作部均与连接部垂直设置，连接部、两工作部三者连为一体且位于同一平面内，在两工作部上分别设有肋板，肋板的中部向外弯折延伸形成与连接部垂直设置的弧形凸起，每个凸起均与对应的工作部垂直设置，在凸起上贯穿开设有安装孔且两安装孔同轴设置，安装孔与连接部平行设置，在凸起的圆弧侧面上开设有辅助槽，在辅助槽底部开设有辅助孔，两肋板底部还分别开设有定位孔，支臂由合金钢制成，具体组成如下C0.22‑0.25％；Mn1.11‑1.14％；Si0.2‑0.4％；S≤0.04％，P≤0.04％。该支臂设计合理、支撑紧固效果好、使用寿命长。

Description

一种用于固定叉车门架的支臂及其制备方法

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种用于固定叉车门架的支臂及其制备方法。

背景技术

叉车是物料搬运设备中的主力军，广泛应用于车站、港口、机场、工厂、仓库等领域，也是机械化装卸、堆垛和短距离运输的高效设备。叉车中的门架是叉车取物装置的主要承重结构，根据叉取货物起升高度的要求，叉车门架可做成两级或多级。

常见的普通叉车多采用两级门架，包括外门架和内门架，当叉车门架在竖直方向上作业时，由于举升货物所产生的力大部分作用在内门架上，内门架与外门架没有直接连接的部件，而且叉车的内外门架之间的间隙不可调，这导致内门架上的受到的力很大，受力不均匀，产生应力集中现象，从而导致内门架产生形变，甚至会导致叉车门架的断裂，影响叉车的使用寿命。

现有技术中的叉车门架上的支臂由若干零件间接焊接在门架门框上，结构相对复杂，精度要求较高且加工成本高，由于焊接作业时尺寸较难控制，稍有偏差即有可能造成焊接变形，受力集中较大，影响叉车门架的整体强度；焊接出现偏差还可能会造成门架倾斜，一旦焊接完成后，门架与支臂的角度无法调整，影响了叉车整体的稳定性。此外焊接完成之后，焊接部位由于两边门架的震动，很容易因为发生松动而导致漏油，会严重影响叉车的产品质量和工作效率。

综上所述，为解决现有叉车门架的支臂结构上的不足，需要设计一种材料结构都设计合理、支撑紧固效果好的用于固定叉车门架的支臂。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种设计合理、支撑紧固效果好、使用寿命长的用于固定叉车门架的支臂。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于固定叉车门架的支臂，包括连接部以及对称设置在连接部两端的两工作部，每个工作部均与连接部垂直设置，所述连接部、两工作部三者连为一体且位于同一平面内，在两工作部上分别设有肋板，肋板的中部向外弯折延伸形成与连接部垂直设置的弧形凸起，每个凸起均与对应的工作部垂直设置，在凸起上贯穿开设有安装孔且两安装孔同轴设置，所述安装孔与连接部平行设置，在凸起的圆弧侧面上开设有辅助槽，在辅助槽底部开设有与对应安装孔联通的辅助孔，两肋板底部还分别开设有定位孔，所述支臂是由合金钢加工而成，所述合金钢由以下质量百分数的化学成分组成：C：0.22％-0.25％；Mn：1.11％-1.14％；Si：0.20％-0.40％；S≤0.04％，P≤0.04％。

相较于现有技术，本发明设计了一种新的支臂，其结构简单，便于制造；连接部、两工作部三者连为一体进一步加强了整个支臂的强度，更有利于稳固门架；安装孔的设置方便将支臂与门架连接在一起；定位孔、定位槽的设置使得支臂与门架连接更为准确，有利于叉车工作的顺利进行；还设计了一种新的支臂材料，支臂在低碳的基础上，通过优化各成分的配比使其产生协同作用，得到抗拉强度高，耐磨性好，耐腐蚀性佳，使用寿命长的支臂。

在本发明支臂中碳(C)严格控制在0.22-0.25％，在保证支臂具有较高的硬度、强度、韧性、耐磨性的基础上提高支臂的加工工艺性能。锰(Mn)是支臂中主要的强化元素，在支臂中主要起脱氧除气和提高淬透性，改善支臂合金钢的热加工性能等作用。在锰在支臂中可与铁生成(FeMn)3C型碳化物，降低奥氏体分解速度，从而大大提高支臂的淬透性。若锰含量过高，锰溶于奥氏体中会降低马氏体转变温度进而使淬火组织中残余的奥氏体量增多从而影响支臂的耐磨性，并严重影响支臂的耐腐蚀性能和焊接性能。在保证奥氏体组织的前提下，锰含量的降低会导致奥氏体稳定性略有下降，但支臂的耐磨性在高冲力的作用下会显著提高，加工硬度也显著增强。在支臂中添加锰元素可细化材料组织，提高再结晶温度，从而增大支臂在使用过程中因摩擦产生高温时的耐热性。因此本发明将锰含量控制在1.11％-1.14％，既保证了奥氏体组织，又增加了奥氏体的硬度和强度，还可大幅提高支臂的耐磨性、耐温性，以弥补低碳的不足。本发明支臂合金钢中含有0.20-0.40％的Si，可提高氧化层与基体的粘结性，提高支臂合金钢的抗高温回火性能。此外，硅在炼钢过程中可作为还原剂和脱氧剂，配合本发明0.22-0.25％的C和1.11-1.14％的Mn使用，可显著提高支臂合金钢的抗拉强度、韧性、屈服点和抗腐蚀性。若硅含量过高会严重影响支臂的强度，极低地降低支臂的抗拉强度、高温强度。

一般情况下，磷(P)是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能和冷弯性能变坏，并降低合金钢的塑性，因此，通常将钢中含磷量控制在0.04％以内。

硫(S)在通常情况下也是有害元素，使合金钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。且硫对焊接性能也有不利影响，会降低支臂的耐腐蚀性，因此，本支臂合金钢中的硫含量需要控制在0.04％以内。

作为优选，所述支臂合金钢由以下质量百分数的化学成分组成：C：0.22％-0.24％；Mn：1.12％-1.13％；Si：0.25％-0.35％；S≤0.04％，P≤0.04％。

在上述的一种用于固定叉车门架的支臂中，在工作部上开设有弧形曲面，肋板远离连接部的侧面与弧形曲面的连接处设有定位槽，工作部的底部向外延伸形成凸柱且凸柱的其中一个侧面与弧形曲面相连。

在上述的一种用于固定叉车门架的支臂中，连接部的中部向外延伸形成加强筋。

本发明还提供一种制备上述支臂的方法，所述的制备方法包括以下步骤：

S1、锻造：将支臂所述的原料进行冶炼、浇注成板材，将板材锻造成支臂坯件；

S2、正火处理：将支臂坯件加热至880-920℃进行正火处理，保温2-4小时空冷至室温；

S3、调质处理：将正火处理后的支臂坯件进行调质处理，所述调质处理中淬火温度为860-900℃，保温1-2小时后油冷至室温；回火温度为560-600℃，保温1-2小时后风冷至室温，最后经后处理得支臂成品。

本发明支臂先进过正火处理然后再进行淬火回火得调质处理，经过淬火、回火处理之后，可以有效提高支臂合金钢的强度、硬度、耐磨性、抗疲劳强度以及韧性等综合性能。淬火温度和回火温度以及它们的保温时间均是支臂质量和性能的影响因素，随着淬火温度的升高，支臂所用的合金钢的强度、硬度等逐渐提高，但是过高的淬火温度反而会影响支臂合金钢的塑性和韧性的降低；同样地，回火温度过高会导致支臂合金钢的强度等的下降；保温时间过长或过短均会影响钢成品的质量和性能。

作为优选，在上述支臂制备方法的步骤S1中所述的冶炼温度与浇注温度均为1500-1530℃。

作为优选，在上述支臂制备方法的步骤S1中所述锻造压力为420MPa-450MPa，始锻温度为1120-1150℃，终锻温度为780-820℃。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明的支臂结构简单，便于制造；连接部、两工作部三者连为一体进一步加强了整个支臂的强度，更有利于稳固门架；安装孔的设置方便将支臂与门架连接在一起；定位孔、定位槽的设置使得支臂与门架连接更为准确，有利于叉车工作的顺利进行。

2、本发明的支臂严格控制碳(C)、锰(Mn)、硅(Si)的含量，通过优化各成分的配比使其产生协同作用，得到抗拉强度高，耐磨性好，耐腐蚀性佳，使用寿命长的支臂。

3、本发明的支臂制备方法中采用较为优化的热处理方法，先经过正火然后再进行调质处理，可以获得强度、硬度、塑性和韧性都较好的支臂。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的结构示意图。

图2是图1另一视角的结构示意图。

图3是图2另一视角的结构示意图。

图中，10、连接部；11、加强筋；20、工作部；21、肋板；211、凸起；212、安装孔；213、辅助槽；214、辅助孔；215、定位孔；22、弧形曲面；23、定位槽；24、凸柱。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图3所示，本用于固定叉车门架的支臂包括连接部10以及对称设置在连接部10两端的两工作部20，每个工作部20均与连接部10垂直设置，连接部10、两工作部20三者连为一体且位于同一平面内，在两工作部20上分别设有肋板21，肋板21的中部向外弯折延伸形成与连接部10垂直设置的弧形凸起211，每个凸起211均与对应的工作部20垂直设置，在凸起211上贯穿开设有安装孔212且两安装孔212同轴设置，安装孔212与连接部10平行设置，在凸起211的圆弧侧面上开设有辅助槽213，在辅助槽213底部开设有与对应安装孔212联通的辅助孔214，两肋板21底部还分别开设有定位孔215。

叉车的每一级门架基本上都是由两个平行设置的门框组成，原则上都需要采用支臂来进行稳固作用，由于叉车的内门架在工作时承受的力相对比较大，且内门架在所举货物上升一端距离后，也会向上运动，这就需要内门架有足够的强度来支撑这些作用在它身上的力。

现有技术中，通过焊接技术将许多个零部件焊接在门架门框上形成支臂，从而起到稳固门架的作用，加强门架的自身强度。但是在焊接过程中存在许多不确定因素，加工精度难以达到要求，作业难度大，最终会导致门架的质量不过关，进而影响叉车的工作效率。

本发明支臂一体成型，不仅解决了焊接存在的问题，也保证了支臂的强度。在将支臂与内门架连接在一起时，两肋板21分别与内门架接触，在内门架上开设有与两安装孔212对应设置的通孔，安装时可以采用一根连接轴，该连接轴能够穿过各安装孔212以及各通孔，将肋板21与内门架连接在一起，即将整个支臂与内门架安装在一起。除此之外，也可以通过两个短轴，分别穿过对应设置的安装孔212以及通孔连接肋板21与内门架。

两安装孔212同轴设置能够保证安装时偏差小，位置准确，确保门架平行，不产生倾斜现象。凸起211的设置一方面方便安装孔212的开设，另一方面在不影响肋板21工作的情况下，减小肋板21的体积，从而能够减轻支臂的重量，避免对内门架产生多余的压力，此外，这样的设计也使得整个支臂的造型显得美观。

辅助槽213的开设则是为开设辅助孔214提供便利，在辅助孔214内可以开设螺纹，通过螺钉穿过辅助孔214对安装孔212内的连接轴或者短轴进行稳固，进一步保证支臂与内门架之间牢固连接，使叉车的工作顺利进行。当然也可以根据实际使用情况采用其他连接件，对连接轴或者短轴进行稳固作用。在不影响支臂与内门架稳固连接的情况下亦可以对辅助孔214进行适应地修改，达到更有利的连接效果。

定位孔215的设置可以先让支臂与内门架相互定位，便于之后的连接安装。

优选地，在工作部20上开设有弧形曲面22，肋板21远离连接部10的侧面与弧形曲面22的连接处设有定位槽23，工作部20的底部向外延伸形成凸柱24且凸柱24的其中一个侧面与弧形曲面22相连。

定位槽23的设置一方面可以与定位孔215配合使用，使支臂与内门架定位更加准确，另一方面则是便于与内门架紧贴，减少支臂与内门架之间的相互运动，确保两者运动一致，从而能够减少支臂与内门架之间的磨损，延缓使用寿命。除此之外，定位槽23的设置也可以减轻支臂的重量，有利于减少压力。弧形曲面22的设置便于形成定位槽23且进一步使得支臂整体造型美观。

当支臂安装在内门架上时，凸柱24是竖直向下的，凸柱24与弧形曲面22相连的侧面与内门架接触，在内门架受力时可以给内门架起到支撑作用，在一定程度上增强内门架的承受能力，便于进行货物的举升、运输等相关工作。

进一步优选地，连接部10的中部向外延伸形成加强筋11。连接部10在支臂中所承受的力最大，加强筋11的设置则是为了加大连接部10的承受能力，在保证工作顺利进行的同时也尽可能减少支臂在工作中自身的损伤，确保支臂的使用寿命。

本用于固定叉车门架的支臂可以通过一根连接轴或者两短轴与内门架紧固连接，虽然整个支臂结构比较简单，但支臂上的各个结构对整个支臂的工作都非常有意义。整个支臂造型美观，且具有很高的强度，便于广泛使用。

其中，所述支臂是由合金钢加工而成，所述合金钢由以下质量百分数的化学成分组成：C：0.22％-0.25％；Mn：1.11％-1.14％；Si：0.20％-0.40％；S≤0.04％，P≤0.04％。

并通过如下的制备方法制得：

S1、锻造：将支臂所述的原料进行冶炼、浇注成板材，将板材锻造成支臂坯件；

S2、正火处理：将支臂坯件加热至880-920℃进行正火处理，保温2-4小时空冷至室温；

S3、调质处理：将正火处理后的支臂坯件进行调质处理，所述调质处理中淬火温度为860-900℃，保温1-2小时后油冷至室温；回火温度为560-600℃，保温1-2小时后风冷至室温，最后经后处理得支臂成品。

进一步优选，步骤S1中所述的冶炼温度与浇注温度均为1500-1530℃。

进一步优选，步骤S1中所述锻造压力为420MPa-450MPa，始锻温度为1120-1150℃，终锻温度为780-820℃。

并通过如下几个实施例进一步说明。

实施例1

锻造：将支臂所述的原料在1520℃进行冶炼，并在该温度下浇注成板材，将板材在430MPa的压力下锻造成支臂坯件始锻温度为1140℃，终锻温度为800℃，其中支臂的原料为：C：0.23％；Mn：1.13％；Si：0.30％；S≤0.04％，P≤0.04％；

正火处理：将支臂坯件加热至900℃进行正火处理，保温3小时空冷至室温；

调质处理：将正火处理后的支臂坯件进行调质处理，所述调质处理中淬火温度为880℃，保温1.5小时后油冷至室温；回火温度为580℃，保温1.5小时后风冷至室温，最后经后处理得支臂成品。

实施例2

锻造：将支臂所述的原料在1510℃进行冶炼，并在该温度下浇注成板材，将板材在440MPa的压力下锻造成支臂坯件始锻温度为1130℃，终锻温度为810℃，其中支臂的原料为：C：0.24％；Mn：1.12％；Si：0.35％；S≤0.04％，P≤0.04％；

正火处理：将支臂坯件加热至890℃进行正火处理，保温2小时空冷至室温；

调质处理：将正火处理后的支臂坯件进行调质处理，所述调质处理中淬火温度为870℃，保温2小时后油冷至室温；回火温度为590℃，保温1小时后风冷至室温，最后经后处理得支臂成品。

实施例3

锻造：将支臂所述的原料在1500℃进行冶炼，并在该温度下浇注成板材，将板材在450MPa的压力下锻造成支臂坯件始锻温度为1120℃，终锻温度为820℃，其中支臂的原料为：C：0.22％；Mn：1.14％；Si：0.20％；S≤0.04％，P≤0.04％；

正火处理：将支臂坯件加热至920℃进行正火处理，保温2小时空冷至室温；

调质处理：将正火处理后的支臂坯件进行调质处理，所述调质处理中淬火温度为860℃，保温2小时后油冷至室温；回火温度为600℃，保温1-2小时后风冷至室温，最后经后处理得支臂成品。

实施例4

锻造：将支臂所述的原料在1530℃进行冶炼，并在该温度下浇注成板材，将板材在420MPa的压力下锻造成支臂坯件始锻温度为1150℃，终锻温度为780℃，其中支臂的原料为：C：0.25％；Mn：1.11％；Si：0.40％；S≤0.04％，P≤0.04％；

正火处理：将支臂坯件加热至880℃进行正火处理，保温4小时空冷至室温；

调质处理：将正火处理后的支臂坯件进行调质处理，所述调质处理中淬火温度为900℃，保温1小时后油冷至室温；回火温度为560℃，保温1小时后风冷至室温，最后经后处理得支臂成品。

将实施例1-4中的支臂的抗拉强度、硬度、延伸率、屈服强度进行检测，检测结果如表1所示。

表1：实施例1-4中的支臂的抗拉强度、硬度、延伸率、屈服强度的测试结果

综上所述，本发明支臂严格控制碳(C)、锰(Mn)、硅(Si)的含量，通过优化各成分的配比使其产生协同作用，并采用先正火处理后调质处理的加工工艺，得到抗拉强度高，耐磨性好，耐腐蚀性佳，且硬度、塑性和韧性都较好，使用寿命长的支臂。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种用于固定叉车门架的支臂，包括连接部以及对称设置在连接部两端的两工作部，其特征在于，每个工作部均与连接部垂直设置，所述连接部、两工作部三者连为一体且位于同一平面内，在两工作部上分别设有肋板，肋板的中部向外弯折延伸形成与连接部垂直设置的弧形凸起，每个凸起均与对应的工作部垂直设置，在凸起上贯穿开设有安装孔且两安装孔同轴设置，所述安装孔与连接部平行设置，在凸起的圆弧侧面上开设有辅助槽，在辅助槽底部开设有与对应安装孔联通的辅助孔，两肋板底部还分别开设有定位孔，在工作部上开设有弧形曲面，肋板远离连接部的侧面与弧形曲面的连接处设有定位槽，工作部的底部向外延伸形成凸柱且凸柱的其中一个侧面与弧形曲面相连，

所述支臂是由合金钢加工而成，所述合金钢包括以下质量百分数的化学成分：C：0.22％-0.25％；Mn：1.11％-1.14％；Si：0.20％-0.40％；S≤0.04％，P≤0.04％。

2.根据权利要求1所述的一种用于固定叉车门架的支臂，其特征在于，所述支臂合金钢包括以下质量百分数的化学成分：C：0.22％-0.24％；Mn：1.12％-1.13％；Si：0.25％-0.35％；S≤0.04％，P≤0.04％。

3.根据权利要求1所述的用于固定叉车门架的支臂，其特征在于，连接部的中部向外延伸形成加强筋。

4.一种如权利要求1所述用于固定叉车门架的支臂的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：

S1、锻造：将支臂的原料进行冶炼、浇注成板材，将板材锻造成支臂坯件；

S2、正火处理：将支臂坯件加热至880-920℃进行正火处理，保温2-4小时空冷至室温；

S3、调质处理：将正火处理后的支臂坯件进行调质处理，所述调质处理中淬火温度为860-900℃，保温1-2小时后油冷至室温；回火温度为560-600℃，保温1-2小时后风冷至室温，最后经后处理得支臂成品。

5.根据权利要求4所述用于固定叉车门架的支臂的制备方法，其特征在于，步骤S1中冶炼温度与浇注温度均为1500-1530℃。

6.根据权利要求4所述用于固定叉车门架的支臂的制备方法，其特征在于，步骤S1中锻造压力为420MPa-450MPa，始锻温度为1120-1150℃，终锻温度为780-820℃。