CN106286276B - 铝铸泵体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝铸泵体，包括底座和柱体，底座为正方形，底座下表面设有圆形凸沿，圆形凸沿中部设有四个第一轴孔，圆形凸沿通过四个均匀分布的连接条与正方形底座的四个角相连接，底座一边中点处设有半圆形缺口；柱体固定连接于底座上表面，柱体上表面为凸字形，柱体上表面中部设有半圆形凹槽，半圆形凹槽四周设有六个第二轴孔，第二轴孔延伸至柱体中部，结构简单。而且，本发明铝铸泵体的底座和柱体均采用三维编织纤维/铝合金复合材料制成，使铝铸泵体的体积减小、质量变轻、成本降低、综合性提高，便于安装维护，使用时噪音低，吸程大，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种液压系统动力装置领域，尤其涉及一种铝铸泵体。
背景技术
泵在工业系统中扮演着重要角色，特别是在液体介质供给系统，其左右更是无可替代，泵的运行性能和使用时间直接影响整个系统的质量等级。传统的泵体结构复杂，体积和重量都较大，生产成本高，且使用时噪音大、故障多，使用寿命短。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种结构简单，重量轻，使用噪音低、寿命久的铝铸泵体。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：铝铸泵体，包括：
底座，所述底座为正方形，所述底座下表面设有圆形凸沿，所述圆形凸沿中部设有四个第一轴孔，所述圆形凸沿通过四个均匀分布的连接条与正方形底座的四个角相连接，所述底座一边中点处设有半圆形缺口；
柱体，所述柱体固定连接于底座上表面，柱体上表面为凸字形，柱体上表面中部设有半圆形凹槽，所述半圆形凹槽四周设有六个第二轴孔，第二轴孔延伸至柱体中部。
在上述的铝铸泵体中，所述底座下表面第一轴孔内部呈半径逐渐减小的圆环结构。
在上述的铝铸泵体中，所述柱体凸字形的下底边所在的侧平面设有矩形凸起。
在上述的铝铸泵体中，所述底座和柱体均由三维编织纤维/铝合金复合材料制成。
由于铝合金的密度低、强度高、塑性好，所以本发明泵体采用铝合金材料制成能很好的解决传统泵体体积和重量大的问题，使泵体更轻量化。而且，铝合金的价格低廉，能降低本发明泵体的生产成本。
另外，本发明还在铝合金材料中预先形成有三维编织纤维预型件，将预型件作为增强骨架形成一种层合复合材料，可显著提高铝合金的强度、刚度等性能，使复合材料具有优良的抗冲击损伤性能、力学性能和耐烧蚀性能，综合性能优良。
所以，本发明底座和柱体均采用三维编织纤维/铝合金复合材料制成，可以获得综合性能优良，且质量轻、成本低的泵体。
在上述的铝铸泵体中，所述三维编织纤维/铝合金复合材料中三维编织纤维的体积百分比为10-20％。三维编织纤维在复合材料中含量过多或过少，均起不到较好的增强作用，复合材料的综合性能难以得到有效提高。因此本发明以铝合金为主体，添加10-20％的三维编织纤维形成综合性能较好的三维编织纤维/铝合金复合材料，并用来制成本发明泵体的底座和柱体，从而获得综合性能优异的制品。
在上述的铝铸泵体中，所述三维编织纤维由碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维、芳纶纤维中的一种或多种经三维全五向编织而成。三维全五向编织是指在三维五向编织预型件的空位处增加轴向纱，这样可以有效的消除轴向空位的存在，制成的三维全五向编织纤维材料可以有效弥补三维四向、三维五向编织纤维材料在轴向性能上的不足。
在上述的铝铸泵体中，所述三维全五向编织的编织角为10-15度。纤维的编织角越小，越有利于材料性能的改进，本发明中10-15度的编织角可以使三维编织纤维材料获得较好的弯曲强度等性能。
在上述的铝铸泵体中，所述铝合金由以下质量百分比成分组成：5.5％≤Mg≤6.5％，0＜Zr≤0.15％，0＜Sc≤0.4％，Mn＜0.4％，Cr＜0.15％，Ti＜0.1％，余量为Al以及不可避免的杂志元素。
在上述的铝铸泵体中，所述铝合金中Zr和Sc的质量百分比之和＜0.45％，Sc和Zr的质量比＞1。
本发明在铝合金中添加了微量的Sc元素，Sc元素既是稀土元素又是过渡族金属，它在铝合金中兼具有稀土元素的净化合金、改善铸锭组织的作用和过渡族金属元素的再结晶抑制剂作用，且作用效果更佳。此外，Sc元素在铝合金中还可以形成Al3Sc共格沉淀相具有极强烈的时效硬化作用。因此，添加Sc元素可以全面提高铝合金的强度、韧性、耐热性、耐蚀性等性能。
另外，本发明还添加了Zr和Ti元素，Zr和Ti元素也属于过渡族金属元素，对铝合金组织细化的效果仅次于Sc，但是，价格均比Sc便宜，复合添加可以有效降低铝合金的成本。而且，复合添加上述含量的Sc元素和Zr元素，尤其是，Zr和Sc的质量百分比之和＜0.45％，Sc和Zr的质量比＞1时，铝合金中形成Zr-Sc晶胞结构偏聚更为强烈，极易析出偏聚粒子，从而对基体Al晶粒细化作用更为明显。
在上述的铝铸泵体中，所述底座和柱体均通过以下步骤制成：将纤维材料经三维全五向编织成三维编织纤维，将三维编织纤维固定在底座和柱体的模具后浇入由铝合金熔炼而成的金属液体，得到底座和柱体的半成品，将半成品经热处理后得到底座和柱体。
由于三维编织纤维的柔软性，很难形成稳固的支架，因此在浇入金属液时，需要先将三维编织纤维固定在模具中，然后再浇入金属液，浇入的速度应不缓不急，使金属液充分填充到纤维骨架中。
在上述的铝铸泵体中，模具温度为230-260℃，浇注温度为650-680℃，加压压力为80-100MPa，建压时间为1-3s，保压时间为5-10s。
在上述的铝铸泵体中，热处理包括固溶处理和时效处理，所述固溶处理的温度为480-530℃，时间为30-50min。
在上述的铝铸泵体中，时效处理的温度为280-330℃，时间为50-80min。
本发明三维编织纤维/铝合金复合材料制成的底座和柱体半成品经固溶处理后进行时效处理，从而细化晶粒和晶界，而晶粒和晶界越细小，制品的强度等综合性能越好。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明铝铸泵体结构简单，体积小，便于安装维护，使用时噪音低，吸程大，使用寿命长。
2.本发明铝铸泵体的底座和柱体均采用三维编织纤维/铝合金复合材料制成，可以获得综合性能优良，且质量轻、成本低的泵体。
附图说明
图1为铝铸泵体结构示意图。
图2为铝铸泵体底座下表面示意图。
图3为铝铸泵体柱体上表面示意图。
其中，100，底座；110，圆形凸沿；120第一轴孔；130，连接条；140，半圆形缺口；200，柱体；210，半圆形凹槽；220，第二轴孔；230，矩形凸起。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合附图说明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，本发明的的铝泵体包括底座100和柱体200，柱体200固定连接于底座100上表面。
进一步地，底座100为正方形结构，底座100下表面设有一圆形凸沿110，凸沿110中部设有四个第一轴孔120，第一轴孔120内部呈半径逐渐减小的圆环结构，凸沿110通过四个均匀分布的连接条130与底座100的四个角相连接。
进一步地，底座100一边中点处设有半圆形缺口140。
进一步地，柱体200上表面为凸字形，柱体200上表面中部设有半圆形凹槽210，凹槽200四周设有六个第二轴孔220，第二轴孔220延伸至柱体中部。
进一步地，柱体200凸字下底边所在的侧平面设有一矩形凸起230。
进一步地，底座100和柱体200均由三维编织纤维/铝合金复合材料制成，其中，三维编织纤维的体积百分比为10-20％。
进一步地，三维编织纤维由碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维、芳纶纤维中的一种或多种经三维全五向编织而成，编织角为10-15度。
进一步地，铝合金由以下质量百分比成分组成：5.5％≤Mg≤6.5％，0＜Zr≤0.15％，0＜Sc≤0.4％，Mn＜0.4％，Cr＜0.15％，Ti＜0.1％，余量为Al以及不可避免的杂志元素。其中，Zr和Sc的质量百分比之和＜0.45％，Sc和Zr的质量比＞1。
以下以柱体200的为具体实施例进行说明，底座100的具体实施方案与以下实施例相同或相近均可：
实施例1：
首先，将碳纤维通过三维全五向混编制成三维编织碳纤维，编织角为12度。
然后，将体积百分比含量为15％的三维编织碳纤维固定在温度为250℃的柱体模具后浇入体积百分比含量为85％的铝合金熔炼而成的金属液体，浇注温度为665℃，加压压力为90MPa，建压时间为2s，保压时间为8s，得到柱体半成品。其中，铝合金由以下质量百分比成分组成：Mg：5.5％，Zr：0.1％，Sc：0.3％，余量为Al以及不可避免的杂志元素。然后将柱体半成品进行热处理，热处理包括在510℃下固溶处理45min，然后在300℃下时效处理60min，得到最终柱体成品。
实施例2：
首先，将碳纤维通过三维全五向混编制成三维编织碳纤维，编织角为12度。
然后，将体积百分比含量为15％的三维编织碳纤维固定在温度为250℃的柱体模具后浇入体积百分比含量为85％的铝合金熔炼而成的金属液体，浇注温度为665℃，加压压力为90MPa，建压时间为2s，保压时间为8s，得到柱体半成品。其中，铝合金由以下质量百分比成分组成：Mg：5.5％，Zr：0.1％，Sc：0.3％，Mn：0.1％，Cr：0.1％，Ti：0.03％，余量为Al以及不可避免的杂志元素。然后将柱体半成品进行热处理，热处理包括在510℃下固溶处理45min，然后在300℃下时效处理60min，得到最终柱体成品。
实施例3：
首先，将碳纤维通过三维全五向混编制成三维编织碳纤维，编织角为12度。
然后，将体积百分比含量为15％的三维编织碳纤维固定在温度为250℃的柱体模具后浇入体积百分比含量为85％的铝合金熔炼而成的金属液体，浇注温度为665℃，加压压力为90MPa，建压时间为2s，保压时间为8s，得到柱体半成品。其中，铝合金由以下质量百分比成分组成：Mg：5.8％，Zr：0.05％，Sc：0.25％，Mn：0.2％，Cr：0.1％，Ti：0.05％，余量为Al以及不可避免的杂志元素。然后将柱体半成品进行热处理，热处理包括在510℃下固溶处理45min，然后在300℃下时效处理60min，得到最终柱体成品。
实施例4：
首先，将碳纤维通过三维全五向混编制成三维编织碳纤维，编织角为12度。
然后，将体积百分比含量为15％的三维编织碳纤维固定在温度为250℃的柱体模具后浇入体积百分比含量为85％的铝合金熔炼而成的金属液体，浇注温度为665℃，加压压力为90MPa，建压时间为2s，保压时间为8s，得到柱体半成品。其中，铝合金由以下质量百分比成分组成：Mg：6％，Zr：0.1％，Sc：0.3％，Mn：0.3％，Cr：0.1％，Ti：0.05％，余量为Al以及不可避免的杂志元素。然后将柱体半成品进行热处理，热处理包括在510℃下固溶处理45min，然后在300℃下时效处理60min，得到最终柱体成品。
实施例5：
首先，将碳纤维通过三维全五向混编制成三维编织碳纤维，编织角为12度。
然后，将体积百分比含量为15％的三维编织碳纤维固定在温度为250℃的柱体模具后浇入体积百分比含量为85％的铝合金熔炼而成的金属液体，浇注温度为665℃，加压压力为90MPa，建压时间为2s，保压时间为8s，得到柱体半成品。其中，铝合金由以下质量百分比成分组成：Mg：6.3％，Zr：0.05％，Sc：0.3％，Mn：0.3％，Cr：0.1％，Ti：0.6％，余量为Al以及不可避免的杂志元素。然后将柱体半成品进行热处理，热处理包括在510℃下固溶处理45min，然后在300℃下时效处理60min，得到最终柱体成品。
实施例6：
首先，将碳纤维通过三维全五向混编制成三维编织碳纤维，编织角为12度。
然后，将体积百分比含量为15％的三维编织碳纤维固定在温度为250℃的柱体模具后浇入体积百分比含量为85％的铝合金熔炼而成的金属液体，浇注温度为665℃，加压压力为90MPa，建压时间为2s，保压时间为8s，得到柱体半成品。其中，铝合金由以下质量百分比成分组成：Mg：6.5％，Zr：0.15％，Sc：0.25％，Mn：0.35％，Cr：0.12％，Ti：0.08％，余量为Al以及不可避免的杂志元素。然后将柱体半成品进行热处理，热处理包括在510℃下固溶处理45min，然后在300℃下时效处理60min，得到最终柱体成品。
将实施例1-6制得的柱体进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1：
对比例1：
对比例1与实施例4的区别仅在于，对比例1中没有添加三维编织纤维预型件。
对比例2：
对比例2与实施例4的区别仅在于，对比例2中添加了体积百分比为8％的三维编织碳纤维预型件。
对比例3：
对比例3与实施例4的区别仅在于，对比例3中添加了体积百分比为25％的三维编织碳纤维预型件。
对比例4：
对比例4与实施例4的区别仅在于，对比例4中Zr的质量百分比为0.15，Sc的质量百分比为0.3％，二者之和为0.45％。
对比例5：
对比例5与实施例4的区别仅在于，对比例5中Zr和Sc的质量百分比均为0.15％，Sc和Zr的质量比为1。
将对比例1-5制得的柱体进行性能测试，测试结果如表2所示。
表2：
从表1和表2可知，由本发明三维编织纤维/铝合金复合材料制成的铝泵柱体的强度等综合性能较优。
在上述实施例及其替换方案中，三维编织纤维的体积百分比还可以为10％、11％、12％、13％、14％、16％、17％、18％、19％、20％。
在上述实施例及其替换方案中，三维编织纤维还可以为三维编织玻璃纤维、三维编织石英纤维、三维编织高硅氧纤维、三维编织芳纶纤维，或者三维编织碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维、芳纶纤维中的混合纤维。
在上述实施例及其替换方案中，三维全五向编织的编织角还可以为10度、11度、13度、14度、15度。
在上述实施例及其替换方案中，模具温度还可以为230℃、235℃、240℃、245℃、255℃、260℃。
在上述实施例及其替换方案中，浇注温度为650℃、655℃、660℃、670℃、675℃、680℃。
在上述实施例及其替换方案中，加压压力为80MPa、81MPa、82MPa、83MPa、84MPa、85MPa、86MPa、87MPa、88MPa、89MPa、91MPa、92MPa、93MPa、94MPa、95MPa、96MPa、97MPa、98MPa、99MPa、100MPa，建压时间为1s、3s，保压时间为5s、6s、7s、9s、10s。
在上述实施例及其替换方案中，固溶处理的温度还可以为480℃、485℃、490℃、495℃、500℃、505℃、515℃、520℃、525℃、530℃，时间还可以为30min、32min、35min、38min、40min、43min、46min、48min、50min。
在上述实施例及其替换方案中，时效处理的温度还可以为280℃、285℃、290℃、295℃、305℃、310℃、315℃、320℃、325℃、330℃，时间还可以为50min、52min、55min、56min、58min、62min、65min、68min、70min、73min、75min、77min、78min、80min。
鉴于本发明方案实施例众多，各实施例实验数据庞大众多，不适合于此处逐一列举说明，但是各实施例所需要验证的内容和得到的最终结论均接近。故而此处不对各个实施例的验证内容进行逐一说明，仅以实施例1-6作为代表说明本发明申请优异之处。
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。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
Claims (9)
1.铝铸泵体，其特征在于，包括：
底座，所述底座为正方形，所述底座下表面设有圆形凸沿，所述圆形凸沿中部设有四个第一轴孔，所述圆形凸沿通过四个均匀分布的连接条与正方形底座的四个角相连接，所述底座一边中点处设有半圆形缺口；
柱体，所述柱体固定连接于底座上表面，柱体上表面为凸字形，柱体上表面中部设有半圆形凹槽，所述半圆形凹槽四周设有六个第二轴孔，第二轴孔延伸至柱体中部。
2.如权利要求1所述的铝铸泵体，其特征在于，所述底座下表面第一轴孔内部呈半径逐渐减小的圆环结构。
3.如权利要求1所述的铝铸泵体，其特征在于，所述柱体凸字形的下底边所在的侧平面设有矩形凸起。
4.如权利要求1所述的铝铸泵体，其特征在于，所述底座和柱体均由三维编织纤维/铝合金复合材料制成。
5.如权利要求4所述的铝铸泵体，其特征在于，所述三维编织纤维/铝合金复合材料中三维编织纤维的体积百分比为10-20％。
6.如权利要求4或5所述的铝铸泵体，其特征在于，所述三维编织纤维由碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维、芳纶纤维中的一种或多种经三维全五向编织而成。
7.如权利要求6所述的铝铸泵体，其特征在于，所述三维全五向编织的编织角为10-15度。
8.如权利要求4所述的铝铸泵体，其特征在于，所述铝合金由以下质量百分比成分组成：5.5％≤Mg≤6.5％，0＜Zr≤0.15％，0＜Sc≤0.4％，Mn＜0.4％，Cr＜0.15％，Ti＜0.1％，余量为Al以及不可避免的杂志元素。
9.如权利要求8所述的铝铸泵体，其特征在于，所述铝合金中Zr和Sc的质量百分比之和＜0.45％，Sc和Zr的质量比＞1。
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