CN107350747B - 一种锌合金灭火器阀体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锌合金灭火器阀体的制备方法,属于灭火器阀体制备技术领域。本发明首先将锌合金棒料切割成一小段,置于加热设备中加热并保温,所用锌合金棒料中铅含量低于0.1%;将所得锌合金毛坯棒料送入加工工位,启动冲压设备进行冲压成型,加工成阀体粗品;阀体加工后,对加工的安装孔进行去毛刺,对阀体内螺纹进行回丝去除螺纹毛刺,对阀体内孔进行超精挤压提高粗糙度;对所得阀体进行超声波清洗,制得灭火器阀体成品。本发明制得的锌合金灭火器阀体相比较铜阀体,成本低廉,且能够很好的防止灭火剂腐蚀;相比较铝合金阀体,不需要进行表面阳极极化处理,也无需在加工过程中不断用水冲洗,加工速度得到提高,可减少设备投入,且能耗低。
Description
技术领域
本发明涉及灭火器阀体制备技术领域,更具体地说,涉及一种锌合金灭火器阀体及其制备方法。
背景技术
灭火器是一种重要的消防工具,无论是在公共建筑、公司,还是家庭都会配置一些灭火器装置,以备发生紧急情况时使用。市场上灭火器的阀体主要有铁制阀体、铝合金阀体和铜制阀体,铁制阀体很容易被锈蚀,阀体金属被腐蚀,密封性能就会逐渐丧失,直接影响了灭火器的保质期,给用户带来很多不便。铜制阀体则造价成本高,且也较容易被锈蚀。相比较铝合金阀体就有造价成本低,重量轻的优点。
但是铝合金也有其缺点,如铝是一种较活泼的金属,具有低的电极电位,与电位较高的金属接触后易产生电位差导致局部腐蚀,使表面生成氧化膜,但这种自然形成的氧化膜疏松多孔、不均匀、不连续,不能满足使用要求,铝合金的这一不足在一定程度上限制了灭火器铝合金阀体的使用,通常都需要借助阳极氧化来在铝合金表面形成致密的氧化层,以提高铝合金的硬度和绝缘性能,进而提高耐腐蚀性能。如申请人申请的专利号为CN201510737519.2的专利,即公开了一种铝合金灭火器阀体的阳极极化及着色处理方法;该申请案是申请人依靠长期的生产经验所设计的,表面极化的氧化膜能很好的防止灭火剂腐蚀,但进行阳极极化工艺,必然导致灭火器阀体的制造成本很大程度的增高,灭火器阀体的生产效率也会受到影响。
另一方面,铝合金具有质软的特性,在灭火器阀体加工过程中,产生的铝屑较大,必须要在加工过程中一直用水将铝屑冲洗干净。否则,残留的铝屑极有可能在铝合金阀体表面产生划痕,或者破坏螺纹。铝合金阀体表面存在划痕缺陷,轻则影响铝合金阀体外观,重则整个产品直接报废;而一旦阀体螺纹部分遭到破坏,其与灭火器瓶等部件的组装势必受到影响,重则会产生安全事故。从上述分析可知,铝合金阀门在加工过程中报废率较高,且为了将铝屑冲洗干净,加工进度会控制的比较慢,这同样会降低灭火器阀体的生产效率,同时增高灭火器阀体的制造成本。
鉴于目前市场上主流的铁制阀体、铝合金阀体和铜制阀体均存在缺陷,经检索,中国专利号CN201220430927.5,申请日为2012年8月14日,发明创造名称为:一种阀门;中国专利号CN201410327680.8,申请日为2014年6月30日,发明创造名称为:一种灭火器阀体的制造方法,均公开了使用锌合金制造灭火器阀体的方案,其中,申请案CN201410327680.8所公开的一种灭火器阀体的制造方法,由压铸得到锌合金阀体坯料,并再经过金加工、镀镍、镀铜、着色、上封闭剂工艺步骤,实现把灭火器阀体由黄铜制造改进为采用锌合金制造,降低灭火器阀体成本,节约较贵重的铜金属,同时缩短生产时间。该申请案想到使用锌合金制造灭火器阀体已算是一种技术进步,但上述申请案重点在研究锌合金阀体的镀镍、镀铜、着色工艺,而众所周知,锌合金的密度低,没有铜的韧性高,强度也较低,利用锌合金替换铜、铝,如何解决灭火器阀体的强度不够问题,是需要重点考虑的,也是不可回避的问题。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的问题,提供了一种锌合金灭火器阀体及其制备方法;本发明制备得到的锌合金灭火器阀体相比较铜阀体,成本低廉,且能够很好的防止灭火剂腐蚀;相比较铝合金阀体,本发明不需要进行表面阳极极化处理,也无需在加工过程中不断用水冲洗,加工速度得到提高,可减少设备投入,且能耗低。
2.技术方案
为达到上述目的,本发明提供的技术方案为:
本发明的一种锌合金灭火器阀体的制备方法,其特征在于,包括以下操作步骤:
步骤一、将锌合金棒料切割成一小段,置于加热设备中加热并保温,所用锌合金棒料中铅含量低于0.1%;
步骤二、将步骤一所得锌合金毛坯棒料送入加工工位,启动冲压设备进行冲压成型,加工成阀体粗品;
步骤三、阀体加工后,对加工的安装孔进行去毛刺,对阀体内螺纹进行回丝去除螺纹毛刺,对阀体内孔进行超精挤压提高粗糙度;
步骤四、对所得阀体进行超声波清洗,制得灭火器阀体成品。
作为本发明更进一步的改进,步骤一中将锌合金棒料送入中频加热器中进行加热,且在5s内将锌合金棒料加热至200~225℃,在冲压之前一直保持恒温。
作为本发明更进一步的改进,步骤一中所用锌合金棒料中铝含量占总重量的百分比为0.038~0.078%。
作为本发明更进一步的改进,步骤一中所用锌合金棒料中镁占总重量的百分比为0.3~0.5%;复合孕育变质剂占总重量的百分比为0.9~2.0%,铅、铁、镉、铜等杂质成分占总重量的百分比小于0.17%,余量为锌。
作为本发明更进一步的改进,所述的复合孕育变质剂中各成分的重量百分比为:La 5~10%,Ce 5~10%,Ni 10~15%,Ti 25~35%,B 15~20%,K2ZrF6 10~25%。
作为本发明更进一步的改进,所述的复合孕育变质剂中Ni和Ti的总占比需保持在40%~45%。
作为本发明更进一步的改进,步骤二中使用的冲压设备为400t冲床。
本发明的一种锌合金灭火器阀体,所述的锌合金灭火器阀体由上述方法制得。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案,与已有的公知技术相比,具有如下显著效果:
(1)本发明的一种锌合金灭火器阀体的制备方法,制备得到的锌合金灭火器阀体相比较铜阀体,成本低廉,且能够很好的防止灭火剂腐蚀;相比较铝合金阀体,本发明不需要进行表面阳极极化处理,也无需在加工过程中不断用水冲洗,加工速度得到提高,可减少设备投入,且能耗低;
(2)本发明的一种锌合金灭火器阀体的制备方法,在大量的生产实践中,经过试验和综合考虑,得出了锌合金的优化配方,从而生产得到的锌合金灭火器阀体具有高强度,高成型性,尤其是力学性能和防腐性能远超本领域技术人员的预期;
(3)本发明的一种锌合金灭火器阀体的制备方法,经过研究发现,随着含铝量的增加,锌合金熔点升高,可使锌合金软化的共晶体量减少,合金强度提高,但锌合金的韧性有所减小,造成冲压易断裂;而降低含铝量,能够改善锌合金抗冲压性能,不易断裂,但影响了锌合金的强度;基于此,本发明通过多次尝试,最终确定在锌合金棒料中将铝含量控制在0.1%以下,同时在锌合金生产过程中加入复合孕育变质剂改善性能,通过复合孕育变质剂使锌合金在提升抗冲压性能的同时,力学强度、硬度等性能仍然满足使用要求;
(4)本发明的一种锌合金灭火器阀体的制备方法,为了解决锌合金棒料直接进行冲压易变形的问题,在棒料进入冲压设备之前,增加了预热工序,并通过多次实验确定了,棒料进入冲压设备之前将其快速预热至200℃,并在冲压之前一直保持200℃,通过加入该工序,锌合金棒料的冲压变形问题得到了有效改善,阀体成品率得到提高;
(5)本发明的一种锌合金灭火器阀体的制备方法,首次尝试使用400t冲床冲压锌合金棒料,该种型号冲床的冲压力能够改进锌合金的密度,锌合金的韧性和强度也能进一步变大,使得锌合金灭火器阀体在冲压工艺中不容易开裂,阀体成品率得到进一步提高。
附图说明
图1为本发明的锌合金灭火器阀体结构示意图;
图2为本发明制备锌合金灭火器阀体的流程框图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容,结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
结合图1,本实施例鉴于目前市场上主流的铁制阀体容易被锈蚀,铜制阀体造价成本高,铝合金阀体需要借助阳极氧化来在铝合金表面形成致密的氧化层,必然导致灭火器阀体的制造成本很大程度的增高,灭火器阀体的生产效率也会受到影响。且铝合金灭火器阀体加工过程中,产生的铝屑需用水冲洗干净,以避免在铝合金阀体表面产生划痕,或者破坏螺纹,这也导致灭火器阀体的生产效率降低,灭火器阀体的制造成本增高,提供了一种利用锌合金替代铝合金、铜制造灭火器阀体的方案。本实施例制备锌合金灭火器阀体具体包括以下操作步骤:
步骤一、将锌合金棒料切割成一小段,送入中频加热器中进行加热,在5s内将锌合金棒料加热至200℃,在冲压之前一直保持恒温。本实施例为了解决锌合金棒料直接进行冲压易变形的问题,在棒料进入冲压设备之前,增加了预热工序,并通过多次实验确定了,棒料进入冲压设备之前将其快速预热至200℃,并在冲压之前一直保持200℃,通过加入该工序,锌合金棒料的冲压变形问题得到了有效改善,阀体成品率得到提高。
鉴于经过研究发现,随着含铝量的增加,锌合金熔点升高,可使锌合金软化的共晶体量减少,合金强度提高,但锌合金的韧性有所减小,造成冲压易断裂;而降低含铝量,能够改善锌合金抗冲压性能,不易断裂,但影响了锌合金的强度。本发明通过多次尝试,最终确定在锌合金棒料中将铝含量控制在0.1%以下。而为了配合本发明设置的锌合金配方,锌合金棒料中铝含量占总重量的百分比为0.038~0.078%更为合适,所以在本实施例锌合金棒料中铝含量占总重量的百分比为0.078%。
另一方面,本实施例为了克服锌合金相对于铜,密度低,没有铜的韧性高,强度也较低,利用锌合金制造出来的灭火器阀体强度不够的问题,在大量的生产实践中,经过试验和综合考虑,设计出了一种锌合金的优化配方,具体为:所用锌合金棒料中镁占总重量的百分比为0.3%;复合孕育变质剂占总重量的百分比为2.0%,铅、铁、镉、铜等杂质成分占总重量的百分比为0.16%,余量为锌。所述的复合孕育变质剂中各成分的重量百分比为:La10%,Ce 8%,Ni 10%,Ti 32%,B 20%,K2ZrF6 20%。本实施例在锌合金生产过程中加入复合孕育变质剂改善性能,通过复合孕育变质剂使锌合金在提升抗冲压性能的同时,力学强度、硬度等性能仍然满足使用要求。
步骤二、将步骤一所得锌合金毛坯棒料送入加工工位,启动400t冲床进行冲压成型,加工成阀体粗品。值得说明的是,使用400t冲床冲压锌合金毛坯棒料,制备灭火器阀体,是本发明的首次尝试,传统加工铜制阀体,也只是使用80t的冲床就可以解决问题,发明人也是因使用80t冲床冲压锌合金毛坯棒料,一直存在锌合金阀体强度不够的问题,偶然尝试使用400t冲床,发现该种型号冲床的冲压力能够改进锌合金的密度,锌合金的韧性和强度也能进一步变大,使得锌合金灭火器阀体在冲压工艺中不容易开裂,阀体成品率得到进一步提高。
步骤三、阀体加工后,对加工的安装孔进行去毛刺,对阀体内螺纹进行回丝去除螺纹毛刺,对阀体内孔进行超精挤压提高粗糙度。
步骤四、对所得阀体进行超声波清洗,制得灭火器阀体成品。
实施例2
本实施例的一种锌合金灭火器阀体的制备方法,基本同实施例1,其不同之处在于:本实施例制备锌合金灭火器阀体具体包括以下操作步骤:
步骤一、将锌合金棒料切割成一小段,送入中频加热器中进行加热,在5s内将锌合金棒料加热至210℃,在冲压之前一直保持恒温。为了保证锌合金的强度,且保证锌合金不易断裂,同时配合本发明设置的锌合金配方,本实施例锌合金棒料中铝含量占总重量的百分比为0.038%。
另一方面,本实施例的锌合金优化配方中镁占总重量的百分比为0.5%;复合孕育变质剂占总重量的百分比为1.5%,铅、铁、镉、铜等杂质成分占总重量的百分比为0.1%,余量为锌。所述的复合孕育变质剂中各成分的重量百分比为:La 8%,Ce 10%,Ni 15%,Ti30%,B19%,K2ZrF6 18%。
步骤二、将步骤一所得锌合金毛坯棒料送入加工工位,启动400t冲床进行冲压成型,加工成阀体粗品。
步骤三、阀体加工后,对加工的安装孔进行去毛刺,对阀体内螺纹进行回丝去除螺纹毛刺,对阀体内孔进行超精挤压提高粗糙度。
步骤四、对所得阀体进行超声波清洗,制得灭火器阀体成品。
实施例3
本实施例的一种锌合金灭火器阀体的制备方法,基本同实施例1,其不同之处在于:本实施例制备锌合金灭火器阀体具体包括以下操作步骤:
步骤一、将锌合金棒料切割成一小段,送入中频加热器中进行加热,在5s内将锌合金棒料加热至225℃,在冲压之前一直保持恒温。为了保证锌合金的强度,且保证锌合金不易断裂,同时配合本发明设置的锌合金配方,本实施例锌合金棒料中铝含量占总重量的百分比为0.048%。
另一方面,本实施例的锌合金优化配方中镁占总重量的百分比为0.4%;复合孕育变质剂占总重量的百分比为0.9%,铅、铁、镉、铜等杂质成分占总重量的百分比为0.12%,余量为锌。所述的复合孕育变质剂中各成分的重量百分比为:La 5%,Ce 10%,Ni 15%,Ti25%,B 20%,K2ZrF6 25%。
步骤二、将步骤一所得锌合金毛坯棒料送入加工工位,启动400t冲床进行冲压成型,加工成阀体粗品。
步骤三、阀体加工后,对加工的安装孔进行去毛刺,对阀体内螺纹进行回丝去除螺纹毛刺,对阀体内孔进行超精挤压提高粗糙度。
步骤四、对所得阀体进行超声波清洗,制得灭火器阀体成品。
实施例4
本实施例的一种锌合金灭火器阀体的制备方法,基本同实施例1,其不同之处在于:本实施例制备锌合金灭火器阀体具体包括以下操作步骤:
步骤一、将锌合金棒料切割成一小段,送入中频加热器中进行加热,在5s内将锌合金棒料加热至210℃,在冲压之前一直保持恒温。为了保证锌合金的强度,且保证锌合金不易断裂,同时配合本发明设置的锌合金配方,本实施例锌合金棒料中铝含量占总重量的百分比为0.068%。
另一方面,本实施例的锌合金优化配方中镁占总重量的百分比为0.35%;复合孕育变质剂占总重量的百分比为1.4%,铅、铁、镉、铜等杂质成分占总重量的百分比为0.17%,余量为锌。所述的复合孕育变质剂中各成分的重量百分比为:La 9%,Ce 8%,Ni12%,Ti 31%,B 17%,K2ZrF6 23%。
步骤二、将步骤一所得锌合金毛坯棒料送入加工工位,启动400t冲床进行冲压成型,加工成阀体粗品。
步骤三、阀体加工后,对加工的安装孔进行去毛刺,对阀体内螺纹进行回丝去除螺纹毛刺,对阀体内孔进行超精挤压提高粗糙度。
步骤四、对所得阀体进行超声波清洗,制得灭火器阀体成品。
实施例1~4所述的一种锌合金灭火器阀体的制备方法,制备得到的锌合金灭火器阀体相比较铜阀体,成本低廉,且能够很好的防止灭火剂腐蚀;相比较铝合金阀体,不需要进行表面阳极极化处理,也无需在加工过程中不断用水冲洗,加工速度得到提高,可减少设备投入,且能耗低。生产得到的锌合金灭火器阀体具有高强度,高成型性,尤其是力学性能和防腐性能远超本领域技术人员的预期。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性,附图中所示的也只是本发明的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种锌合金灭火器阀体的制备方法,其特征在于,包括以下操作步骤:
步骤一、将锌合金棒料切割成一小段,送入中频加热器中进行加热,且在5s内将锌合金棒料加热至200℃,在冲压之前一直保持恒温,所用锌合金棒料中铅含量占总重量的百分比为0.078%;所用锌合金棒料中镁占总重量的百分比为0.3%;复合孕育变质剂占总重量的百分比为2.0%,铅、铁、镉、铜等杂质成分占总重量的百分比小于0.16%,余量为锌;复合孕育变质剂中各成分的重量百分比为:La 10%,Ce 8%,Ni 10%,Ti 32%,B 20%,K2ZrF620%;
步骤二、将步骤一所得锌合金毛坯棒料送入加工工位,启动冲压设备进行冲压成型,使用的冲压设备为400t冲床,加工成阀体粗品;
步骤三、阀体加工后,对加工的安装孔进行去毛刺,对阀体内螺纹进行回丝去除螺纹毛刺,对阀体内孔进行超精挤压提高粗糙度;
步骤四、对所得阀体进行超声波清洗,制得灭火器阀体成品。
2.一种锌合金灭火器阀体,其特征在于:所述的锌合金灭火器阀体由权利要求1所述方法制得。
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