CN105364048B - 一种空压机连杆制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空压机连杆制造方法，属于低压铸造工艺技术领域。本发明解决了传统制造工艺生产成本比较高，耐磨性较差，较难满足无轴瓦、轴套新结构铝连杆的使用要求等问题。本发明包括以下步骤：1)首先根据空压机连杆设计合理的浇注系统并制作低压铸造砂型；2)熔炼合金，并采取熔体处理工艺；3)最后将合金采用低压浇注成所需的连杆。本发明可改进原有的连杆生产工艺，提供一种工艺简单、轻质高强的铝合金连杆工艺方法，有较大的经济意义。
Description
技术领域
本发明属于低压铸造工艺技术领域，具体涉及一种空压机连杆制造方法。
背景技术
连杆作为空压机能量转换的主要运动部件，承受着较高的周期性冲击力、惯性力和弯曲力，这就要求连杆除具有足够的强度和刚度外，还应具有尽可能小的质量，以适应轻量化设计及空压机性能的要求。
传统的连杆制造工艺大多采用可锻铸铁或者球墨铸铁，生产出来的连杆质量较大，从而对空压机或者发动机的主要部件(如活塞、曲轴、连杆等)的运动噪声、摆动及刚性、燃料消耗及发动机零件的机械应力等都会产生不利影响，此外空压机连杆属较厚截面的结构件，传统压铸工艺很难获得内部质量优良的零件毛坯，虽可采用锻造工艺，但可供选用的锻造铝合金，一般耐磨性较差，较难满足无轴瓦、轴套新结构铝连杆的使用要求。因此，采用低压铸造制备高强铝合金连杆可以来减少缩孔缩松等缺陷，提高力学性能。另外,传统的连杆制造工艺大多采用砂型法在重力作用下进行浇注，其浇注系统通常只有一个浇注腔，因此浇注效率较低。但随着市场对空压机连杆需求量的日益增大，传统的浇注系统已无法满足需求，因此亟待开发一种能够同时浇注多个空压机连杆的浇注系统。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种空压机连杆制造方法，具体技术方案如下：
一种空压机连杆制造方法，包括以下步骤：
1)根据所需的空压机连杆，制作相应的浇注系统；
2)将纯Al、纯Mg、Al-10wt.％Sr、Al-50wt.％Cu、Al-12wt.％Si、Al-5wt.％Ti-1wt.％B用丙酮洗净，去除杂质与氧化皮，置于200℃干燥箱里预热5小时，去除水蒸气；
3)将石墨坩埚加热到500℃保温30min之后加入纯Al、Al-12wt.％Si、Al-50wt.％Cu合金，等待加入合金完全熔化后，升温至720℃将纯Mg用已刷好氧化锆涂料的压勺压入熔融Al合金中，待到熔体静置20min后加入Al-5wt.％Ti-1wt.％B，用扒渣勺搅匀，熔体温度达到730℃时加入Al-10wt.％Sr搅拌均匀，静置30min后，采用旋转喷吹吹入氩气搅拌，转速为150r/min，氩气气流量1.5L/min，搅拌10～15min后，静置20min；
4)熔炼过程完成后，熔融合金注入浇注系统，在730℃开始低压浇注过程，升液速度为0.8kpa/s；升型速度为0.6kpa/s；结壳增压压力为5kpa/s；结壳增压速度为1kpa/s；结壳保压时间为5s；保压增压压力为30kpa；保压增压速度为1.2kpa/s；保压时间为150s；
5)将得到的低压铸造铝合金连杆进行T6处理后，得到空压机连杆。
作为优选，所述的浇注系统包括升液管、工字形浇道、条形浇道、空压机连杆和排气孔，工字形浇道肋部下方与升液管相连；4根条形浇道分别设置于工字形浇道四角的翼缘上方，并与工字形浇道连通；每根条形浇道上方均放有一个空压机连杆，排气孔连通空压机连杆；浇注系统用于同时制造四个空压机连杆。
进一步的，所述的条形浇道呈长方形，其长边与工字形浇道垂直设置。
进一步的，所述的空压机连杆由两头圆形部分均连有排气孔。
作为优选，所述的浇注系统首先采用木模制成空压机连杆及浇注系统形状后，粘结剂采用树脂与水玻璃，与70#石英砂按照1:100混合制作砂型，待树脂砂硬化后，取出木模获得浇注系统。
本发明的有益效果是：传统空压机中的连杆件中存在铝合金件强度较低、采用铸铁件质量较大制备工艺复杂，本发明提供的一种新型铝合金空压机连杆制造方法，改进高强铝硅合金熔炼以及浇注技术，获得了一种新型轻质高强的铝合金铝合金连杆，其强度达到370MPa以上，同传统的铝合金连杆制造方法相比其力学性能提高20％以上。
附图说明
图1是实施例1中空压机连杆的低压浇注曲线图；
图2为一种空压机连杆浇注系统的结构示意图；
图3为一种空压机连杆浇注系统的俯视图；
图4为一种空压机连杆浇注砂型结构示意图；
图5是实施例1中空压机连杆的拉伸曲线图。
图中：升液管1、工字形浇道2、条形浇道3、空压机连杆4和排气孔5。
具体实施方式
以下将结合实施例比较传统的连杆制造工艺和本实施例所获理的连杆最终力学性能进行比较：
实施例1
本实施例中，浇注系统设计成一次浇注能生产四个空压机连杆，并可根据实验需要调整低压浇注工艺参数，单次浇注生产更多的连杆件。
如图2～3所示，一种空压机连杆浇注系统，包括升液管1、工字形浇道2、条形浇道3、空压机连杆4、排气5、工字形浇道2肋部下方与升液管1相连；4根条形浇道3分别设置于工字形浇道2四角的翼缘上方，并与工字形浇道2连通；每根条形浇道3上方均放有一个空压机连杆4，排气孔5连通空压机连杆4。
为了能够使不同的条形浇道3的浇注过程不会产生相互影响，可以将条形浇道3设置为长方形，其长边与工字形浇道2垂直设置。由此增大了空压机连杆4之间的间距，减少了干扰。
为了保证排气效果，空压机连杆4所在的浇注腔两头圆形部分均设置有排气孔5。
而为了能够取得更好的浇注效果，首先采用木模制成空压机连杆及浇注系统形状后，砂子为70#石英砂，粘结剂采用树脂与水玻璃，与石英砂按照1:100混合制作砂型，待树脂砂硬化后，取出木模获得低压浇注砂型型腔，如图4所示。
浇注时，合金熔体通过升液管1腔室上升至工字形浇道2腔室，并经过连通管进入四个条形浇道3腔室，再分别进入空压机连杆4腔室，腔室内的空气通过排气孔5排出。利用该砂型浇注方案能够一次性浇注4个空压机连杆，且经过实际验证，其浇注效果好，效率也大大提高。
一种空压机连杆制造方法，包括以下步骤：
1)根据所需的空压机连杆，制作上述浇注系统。
2)将纯Al、纯Mg、Al-10wt.％Sr、Al-50wt.％Cu、Al-12wt.％Si、Al-5wt.％Ti-1wt.％B用丙酮洗净，去除杂质与氧化皮，置于干燥箱里200℃预热5小时，去除水蒸气；
3)将石墨坩埚加热到500℃保温30min之后加入纯Al、Al-12wt.％Si、Al-50wt.％Cu合金，等待加入合金完全熔化后，升温至720℃将纯Mg用已刷好氧化锆涂料的压勺压入熔融Al合金中，待到熔体静置20min后加入Al-5wt.％Ti-1wt.％B，用扒渣勺搅匀，熔体温度达到730℃时加入Al-10wt.％Sr搅拌均匀，静置30min后，采用旋转喷吹吹入氩气搅拌，转速为150r/min，氩气气流量1.5L/min，搅拌10～15min后，静置20min；
4)熔炼过程完成后，浇注系统与低压铸造炉密封安装，熔融合金注入浇注系统中，待合金熔体温度提高到730℃后，开始低压浇注过程，升液速度为0.8kpa/s；升型速度为0.6kpa/s；结壳增压压力为5kpa/s；结壳增压速度为1kpa/s；结壳保压时间为5s；保压增压压力为30kpa；保压增压速度为1.2kpa/s；保压时间为150s。低压浇注曲线如图1所示。
5)将低压铸造铝合金连杆进行T6处理后，抗拉强度达到372MPa，如图5所示。
铸件经过精度范围为0.5mm的工业X光探伤机探伤检测发现，本实施方式得到的空压机连杆成型完整，质量合格。
对比例1
采用传统的重力浇注方法制备铝合金连杆：
1)本发明的砂型首先采用木模制成空压机连杆及重力浇注系统形状后，砂子为70#石英砂，粘结剂采用树脂与水玻璃，与石英砂按照1:100混合制作砂型，待树脂砂硬化后，取出木模获得重力浇注砂型。
3)将纯Al、纯Mg、Al-10Sr、Al-50Cu、Al-12Si、Al-5Ti-1B用丙酮洗净，去除杂质与氧化皮，置于干燥箱里200℃预热5小时，去除水蒸气。将石墨坩埚加热到500℃保温30min之后加入已经配置好的Al-12Si，等待Al-12Si完全溶入坩埚，待温度升至720℃后，用已刷好涂料的压勺将纯Mg用已刷好涂料的压勺压入融Al液中，待到熔体静置20min后加入Al-5Ti-1B，用扒渣勺搅匀，熔体温度达到730℃时加入Al-10Sr搅拌均匀，静置30min后，采用旋转喷吹吹入氩气搅拌，转速为150r/min，氩气气流量1.5L/min，搅拌10～15min后，静置20min。
4)熔炼过程完成后，直接进行重力浇注得到铝合金连杆；
5)将低压铸造铝合金连杆进行T6处理后，抗拉强度为320MPa。
Claims (5)
1.一种空压机连杆制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）根据所需的空压机连杆，制作相应的浇注系统；
2）将纯Al、纯Mg、Al-10wt.%Sr、Al-50wt.%Cu、Al-12wt.%Si、Al-5wt.%Ti-1 wt.%B用丙酮洗净，去除杂质与氧化皮，置于200℃干燥箱里预热5小时，去除水蒸气；
3）将石墨坩埚加热到500℃保温30min之后加入纯Al、Al-12wt.%Si、Al-50wt.%Cu合金，等待加入合金完全熔化后，升温至720℃将纯Mg用已刷好氧化锆涂料的压勺压入熔融Al合金中，待到熔体静置20min后加入Al-5wt.%Ti-1wt.%B，用扒渣勺搅匀，熔体温度达到730℃时加入Al-10wt.%Sr搅拌均匀，静置30min后，采用旋转喷吹吹入氩气搅拌，转速为150r/min，氩气气流量1.5L/min，搅拌10~15min后，静置20min；
4）熔炼过程完成后，熔融合金注入浇注系统，在730℃开始低压浇注过程，升液增压速度为0.8kpa/s；升型增压速度为0.6kpa/s；结壳增压压力为5kpa；结壳增压速度为1kpa/s；结壳保压时间为5s；保压增压压力为30kpa；保压增压速度为1.2kpa/s；保压时间为150s；
5）将得到的低压铸造铝合金连杆进行T6处理后，得到空压机连杆。
2.如权利要求1所述的空压机连杆制造方法，其特征在于，所述的浇注系统包括升液管（1）、工字形浇道（2）、条形浇道（3）、空压机连杆（4）和排气孔（5），工字形浇道（2）肋部下方与升液管（1）相连；4根条形浇道（3）分别设置于工字形浇道（2）四角的翼缘上方，并与工字形浇道（2）连通；每根条形浇道（3）上方均放有一个空压机连杆（4），排气孔（5）连通空压机连杆（4）；浇注系统用于同时制造四个空压机连杆。
3.如权利要求2所述的空压机连杆制造方法，其特征在于，所述的条形浇道（3）呈长方形，其长边与工字形浇道（2）垂直设置。
4.如权利要求2所述的空压机连杆制造方法，其特征在于，所述的空压机连杆（4）由两头圆形部分均连有排气孔（5）。
5.如权利要求1所述的空压机连杆制造方法，其特征在于，所述的浇注系统首先采用木模制成空压机连杆及浇注系统形状后，粘结剂采用树脂与水玻璃，与70#石英砂按照1:100混合制作砂型，待树脂砂硬化后，取出木模获得浇注系统。
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