CN105970034A - 一种铝合金电梯制动盘及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铸造与热处理金属材料领域，具体涉及一种铝合金电梯制动盘及其制备方法。特指先采用挤压铸造技术制备铝合金电梯制动盘，之后进行固溶处理，使其形成过饱和固溶体，起到固溶强化的作用，再进行深冷处理，细化晶粒，并对材料起到预时效的作用，最后对合金进行时效处理，析出第二相，提高材料的综合力学性能。本发明特点：绿色环保，经济适用性强，加工试样尺寸稳定，能显著提高合金的机械性能。属于挤压铸造与新型热处理相结合的复合处理方法制备一种铝合金电梯制动盘。

Description

一种铝合金电梯制动盘及其制备方法
技术领域
本发明属于铸造与热处理金属材料领域，具体涉及一种铝合金电梯制动盘及其制备方法。
背景技术
随着国内城市化的高速发展，高层建筑日益增多，然而由于电梯事故频发，电梯安全问题已经成为了国内关注的热点话题。电梯制动盘为电梯安全的关键部件，传统制作材料灰铸铁由于力学性能相对较低和密度大的缺点，已经无法满足电梯制动盘的生产需求，铝合金有望凭借其良好的力学性能和质量轻的特点取代灰铸铁成为制动盘的制作材料。挤压铸造为传统铸造的延伸，具有消除传统铸造缺陷（气孔、疏松、缩孔、裂纹）和工件尺寸稳定性好的特点。目前，铝合金的加工方法主要为传统热处理和塑性变形，但是传统热处理对材料性能的提高有限，并且时效处理所需时间过长，影响加工效率。深冷处理可以起到预时效的作用，缩短时效时间，同时细化晶粒，提高材料的强韧性。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，即传统铸造缺陷多和时效处理时间过长，提出一种铝合金电梯制动盘及其制备方法。
本发明是为了提高铝合金的性能，提供了一种铝合金的加工工艺。即先采用挤压铸造技术制备电梯制动盘铝合金，消除铸造缺陷，再进行固溶处理，使其形成过饱和固溶体，起到固溶强化的作用；然后再进行深冷处理，细化晶粒，并对材料起到预时效的作用，最后对合金进行时效处理，析出第二相，提高材料的综合力学性能。
一种铝合金电梯制动盘，所述制动盘的化学成分及含量为：硅：12-15 wt.%；铜：3-5 wt.%；锌: 1-2 wt.％；镁：0.3-0.8 wt.％；余量为铝。
一种铝合金电梯制动盘的制备方法，包括如下步骤：
（1） 将硅、铜、锌、镁、铝按比例混合，采用挤压铸造技术制备铝合金电梯制动盘；（2）将步骤制得的铝合金电梯制动盘进行固溶处理；再进行深冷处理，最后对合金进行时效处理。
步骤（1）中，所述硅、铜、锌、镁、铝的用量比例为：硅：12-15 wt.%，铜：3-5 wt.%，锌: 1-2 wt.％，镁：0.3-0.8 wt.％，余量为铝。
步骤（1）中，所述挤压铸造时，浇注温度为780-860℃，模具温度为360-390℃。
步骤（2）中，所述固溶处理是在真空炉中进行，升温速度为20-30℃/min，并在580-600℃保温5-7小时，出炉后置于水中冷却。
步骤（2）中，所述深冷处理的介质为液氮，冷却方式为雾化喷射，降温速度为30-36℃/min，保温温度为-196℃，保温时间为5~50h。
所述深冷处理时间分为8-10个阶段，每个阶段间隔5h，间隔期间试样置于室温环境。
步骤（2）中，所述时效处理加热温度为165-180℃，保温时间为7-10h，空冷。
本发明的有益效果：
（1）相对于传统的铸造来说，挤压铸造大幅度减少了铸造过程中缺陷的产生。深冷处理起到预时效的作用，缩短了时效时间，并且提高了材料的强韧性。
（2）相比于传统的加工方法，挤压铸造+固溶+深冷+时效处理方法制备的材料的力学性能得到大幅度提升。
具体实施方式：
铝合金深冷工艺的具体实施过程如下：
采用挤压铸造技术制备铝合金，之后进行固溶处理，再进行深冷处理，最后对合金进行时效处理。
实施例1：采用挤压铸造，浇注温度为780℃，模具温度为360℃，制备铝合金电梯制动盘，其化学成分为硅：12% wt.％，铜：3% wt.％，镁：0.3％wt.％，锌: 2％wt.％，余量为铝；然后进行固溶处理，580℃×5h，再进行深冷处理，5h；最后进行时效处理，165℃×7h，。结果表明相比于传统铸造铝合金，铸造缺陷减少58％，布氏硬度达到137，抗拉强度达到280MPa，伸长率达到21％，摩擦系数达到0.33，磨损量为0.19％。
实施例2：采用挤压铸造，浇注温度为800℃，模具温度为370℃，制备铝合金电梯制动盘，其化学成分为硅：13% wt.％，铜：4% wt.％，镁：0.4％wt.％，锌：1.8％wt.％，余量为铝；然后进行固溶处理590℃×6h，再进行深冷处理（15h）；最后进行时效处理170℃×8h，结果表明：相比于传统铸造铝合金，铸造缺陷减少60％，布氏硬度达到140，抗拉强度达到270MPa,伸长率达到20％，摩擦系数达到0.4，磨损量为0.2％。
实施例3：采用挤压铸造，浇注温度为810℃，模具温度为380℃，制备铝合金电制动盘，其化学成分为硅：13% wt.％，铜：5% wt.％，镁：0.5％wt.％，锌: 1.9％wt.％，余量为铝；最后进行固溶处理590℃×7h，再进行深冷处理（20h）；最后进行时效处理170℃×9h。结果表明相比于传统铸造铝合金，铸造缺陷减少59％，布氏硬度达到139，抗拉强度达到282MPa，伸长率达到24％，摩擦系数达到0.36，磨损量为0.24％。
实施例4：采用挤压铸造，浇注温度为820℃，模具温度为380℃，制备铝合金电梯制动盘，其化学成分为硅：14% wt.％，铜：3% wt.％，镁：0.6％wt.％，锌：1.3％wt.％，余量为铝；最后进行固溶处理590℃×7h，再进行深冷处理（30h）；最后进行时效处理170℃×10h。结果表明，相比于传统铸造铝合金，铸造缺陷减少65％，布氏硬度达到143，抗拉强度达到272MPa，伸长率达到17％，摩擦系数达到0.38，磨损量为0.22％。
实施例5：采用挤压铸造，浇注温度为840℃，模具温度为390℃，制备铝合金电梯制动盘，其化学成分为硅：15% wt.％，铜：3% wt.％，镁：0.7％wt.％，锌: 2％wt.％，余量为铝；然后进行固溶处理（600℃×7h），再进行深冷处理（40h），并且深冷处理时间分为8个阶段，每个阶段间隔5小时，间隔期间试样置于室温环境；最后进行时效处理（180℃×9h）。结果表明相比于传统铸造铝合金，铸造缺陷减少58％，布氏硬度达到139，抗拉强度达到281MPa，伸长率达到22％，摩擦系数达到0.36，磨损量为0.28％。
实施例6：采用挤压铸造，浇注温度为860℃，模具温度为390℃，制备铝合金电梯制动盘，其化学成分为硅：15% wt.％，铜：5% wt.％，镁：0.8％wt.％，锌: 1％wt.％，余量为铝；然后进行固溶处理（600℃×7h），再进行深冷处理（50h），并且深冷处理时间分为10个阶段，每个阶段间隔5小时，间隔期间试样置于室温环境；最后进行时效处理180℃×10h。结果表明相比于传统铸造铝合金，铸造缺陷减少69％，布氏硬度达到142，抗拉强度达到286MPa，伸长率达到20％，摩擦系数达到0.3，磨损量为0.16％。

Claims (8)

1.一种铝合金电梯制动盘，其特征在于，所述制动盘的化学成分及含量为：硅：12-15 wt.%；铜：3-5 wt.%；锌: 1-2 wt.％；镁：0.3-0.8 wt.％；余量为铝。
2.一种铝合金电梯制动盘的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将硅、铜、锌、镁、铝按比例混合，采用挤压铸造技术制备铝合金电梯制动盘；
（2）将步骤制得的铝合金电梯制动盘进行固溶处理；再进行深冷处理，最后对合金进行时效处理。
3.根据权利要求2所述的一种铝合金电梯制动盘的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述硅、铜、锌、镁、铝的用量比例为：硅：12-15 wt.%，铜：3-5 wt.%，锌：1-2 wt.％，镁：0.3-0.8 wt.％，余量为铝。
4.根据权利要求2所述的一种铝合金电梯制动盘的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述挤压铸造时，浇注温度为780-860℃，模具温度为360-390℃。
5.根据权利要求2所述的一种铝合金电梯制动盘的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述固溶处理是在真空炉中进行，升温速度为20-30℃/min，并在580-600℃保温5-7小时，水冷。
6.根据权利要求2所述的一种铝合金电梯制动盘的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述深冷处理的介质为液氮，冷却方式为雾化喷射，降温速度为30-40℃/min，保温温度为-196℃，保温时间为5~50h。
7.根据权利要求6所述的一种铝合金电梯制动盘的制备方法，其特征在于，所述深冷处理时间分为8-10个阶段，每个阶段间隔5h，间隔期间试样置于室温环境。
8.根据权利要求2所述的一种铝合金电梯制动盘的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述时效处理加热温度为165-180℃，保温时间为7-10h，空冷。
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