CN107740007B - 一种电机座 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电机座，具体涉及一种铝合金电机座，属于合金材料技术领域。本发明电机座采用铝合金材料制成，所述铝合金材料由以下质量百分比的成分组成：Mg：1.0‑1.5％，Si：0.6‑1.0％，Cr：0.1‑0.15％，Cu：0.3‑0.5％，Mn：0.15‑0.20％，Zr：0.15‑0.25％，Yb：0.1‑0.2％，硼酸铝晶须：10‑15％，余量为Al以及不可避免的杂质元素。本发明电机座采用铝合金材料制备而成，并且采用中间合金的方式加入P和Y，能使得到的电机座具有质量轻、强度高、耐腐蚀等效果。

Description

一种电机座
技术领域
本发明涉及一种电机座，具体涉及一种铝合金电机座，属于合金材料技术领域。
背景技术
电机座是数控机床拖动环节中重要的零部件之一，使用数量大，属于小箱体类零件，主要作用是联接伺服拖动电机和滚珠丝杆，因此对该零件的制造精度，加工效率的要求都很高。电机座由于其本身搭载了单元，可以使用连接件轻松安装马达，因此其安装简便；同时，连接件内部搭载专用滚珠丝杆支撑座，(内含径向止推轴承)，有效控制丝杆轴向撺动，因此具有高定位精度的特点。但电机座由于其结构的特点，需要承载较大的压力，因此在现实应用中，往往因为寿命不长而频繁更换，而这对工业化生产也造成了较大困扰。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述问题，提出了一种强度高、使用寿命长的电机座。
本发明的上述目的可通过下列技术方案来实现：一种电机座，该电机座采用铝合金材料制成，所述铝合金材料由以下质量百分比的成分组成：Mg：1.0-1.5％，Si：0.6-1.0％，Cr：0.1-0.15％，Cu：0.3-0.5％，Mn：0.15-0.20％，Zr：0.15-0.25％，Yb：0.1-0.2％，硼酸铝晶须：10-15％，余量为Al以及不可避免的杂质元素。
本发明铝合金的主要合金元素是Mg与Si，形成Mg2Si相，使铝合金具有较佳的加工性能、良好的抗腐蚀性、韧性高、加工后不变形、材料致密无缺陷、易于抛光、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。因此，本发明电机座采用该铝合金材料制备而成，具有质量轻、强度高、耐腐蚀等效果。
在本发明电机座的铝合金材料中，Cu元素和Mn元素的加入能使铝合金到达时效峰的时间降低，同时合金硬化效果增加，耐腐蚀性能增强；Zr元素的加入能细化合金的铸态组织，提高合金力学性能，但Zr元素的含量过多，容易生成Al3Zr粒子，从而降低合金力学性能，本发明采用上述含量的Zr，能够使得到的铝合金强度以及后续焊接强度增强，并细化了两者的组织。
本发明还在铝合金中复合添加了Yb元素和Cr元素，复合添加Yb和Cr能更好的细化合金铸态组织晶粒，且经过高温保温后后合金时效析出相θ相会长大、粗化，同时，复合添加Yb和Cr能使合金中析出一些弥散相粒子，这些弥散相粒子有的含有Cr、Mn等元素，还有少量的A120Cr2Yb相。弥散相在合金起到弥散强化作用，对合金室温、高温力学性能均有贡献。而且，由于Yb属于稀土元素，其本身具有净化作用。
本发明电机座的铝合金材料中还添加了硼酸铝晶须，硼酸铝晶须的机械性能优越、稳定、可适用性大，作为本发明铝合金的主要补强材料添加到铝合金基体中。
作为优选，所述硼酸铝晶须经SnO2涂覆预处理，所述预处理包括如下步骤：将质量为硼酸铝晶须10-15％的SnO2经过化学沉淀法涂覆于硼酸铝晶须上。适量的SnO2涂覆一方面可以通过降低晶须的折断程度来保证轧后晶须的承载能力，另一方面可以形成结合强度适中的界面以提高基体与晶须之间的载荷传递能力。轧制比的增加可以愈合复合材料中的微观裂纹，并大幅度提高晶须沿轧向的定向排列程度，从而使拉伸性能得到提高。轧制温度对热轧复合材料拉伸性能的影响主要与其导致的晶须折断和定向排列、界面反应以及基体加工硬化程度有关。
一种电机座的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将制备电机座的铝合金材料用碳硅棒炉加热，采用纯硅铺底的方式进行熔炼；升温至800-850℃，用C2Cl6进行扒渣除气后静置20-30min，加入P和Y，再降温铸造得电机座铸件；将电机座铸件进行热处理、硬质阳极氧化处理后得电机座成品。
本发明电机座的制备方法中，采用碳硅棒炉加热，能有效减少硅的上浮和烧损。同时，碳硅棒炉是用高纯度绿色六方碳化硅为主要原料，按一定料比加工制坯，并且在高达2200℃的高温下烧制而成，因此碳硅棒炉具有良好的耐热性和抗氧化性。并且碳硅棒炉具有加热能力强、膨胀系数小的特点，因此在高温下使用不会轻易产生变形。此外，碳硅棒炉还具有良好的化学稳定性和耐腐蚀的优点。
在上述一种电机座的制备方法中，所述P以Al-P中间合金的形式加入，Al-P中间合金的加入量为铝合金材料质量的0.01-0.05％；所述Y以Mg-Y中间合金的形式加入，Mg-Y中间合金的加入量为铝合金材料质量的0.02-0.04％。本发明通过中间合金变质剂的方式加入所述中间合金，能够使初生Si宏观分布均匀性方面更加有效，同时还能细化晶粒。
在上述一种电机座的制备方法中，所述热处理包括固溶处理和回归再时效处理。所述固溶热处理的温度为120-125℃，时间为24-25h；所述回归再时效处理包括三个阶段：单级时效：温度为120-125℃，时间为16-17h；短时高温：温度为200-210℃，时间为10-15min；二次时效：温度为120-125℃，时间为16-17h。
本发明采用固溶处理和回归再时效处理的方式，其中固溶处理主要是为了是得到高浓度的过饱和固溶体。固溶处理后性能的改变与相成分、合金原始组织及淬火状态组织特征、淬火条件等一系列因素有关，不同合金性能变化大不相同；而经过回归再时效处理后，材料既能具有时效处理态强度，又具有双极时效处理态的抗应力腐蚀性能。回归再时效处理时，组织变化较为复杂。晶界脱溶相的粗化和质点数的减少，有利于改善合金的抗应力腐蚀性能，而经过回归再时效处理后合金晶界脱溶相分布特点与双级时效状态接近，因而表现出较高的抗应力腐蚀性能。因此，经回归再时效处理后，合金形成与双级时效状态类似的晶界组织特征与单级时效相似晶内组织特征，使得合金兼具高强度和良好的抗应力腐蚀性能。
在上述一种电机座的制备方法中，所述硬质阳极氧化处理后得到的氧化膜层的厚度为20-30μm。硬质阳极氧化处理后得到的氧化膜层对电机座铸件起到了保护作用，可以提高电机座铸件的耐蚀性、耐磨性、耐候性、绝缘性和外观等性能。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明电机座采用铝合金材料制备而成，且合理配伍了铝合金的组成成分及其质量百分比，能使得到的电机座具有质量轻、强度高、耐腐蚀等效果。
2、本发明电机座采用碳硅棒炉进行加热，并且采用中间合金的方式加入P和Y，能使使初生Si宏观分布均匀性方面更加有效，同时还能细化晶粒。
3、本发明电机座制备过程中的热处理采用固溶处理和回归再时效处理的方式，使得合金兼具高强度和良好的抗应力腐蚀性能。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，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。
实施例1
将制备电机座的铝合金材料用碳硅棒炉加热，采用纯硅铺底的方式进行熔炼，其中，铝合金材料的成分为：Mg：1.0％，Si：0.6％，Cr：0.1％，Cu：0.3％，Mn：0.15％，Zr：0.15％，Yb：0.1％，经SnO2涂覆预处理的硼酸铝晶须：10％，余量为Al以及不可避免的杂质元素；升温至800℃，用C2Cl6进行扒渣除气后静置20min，加入质量为铝合金材料质量0.01％的Al-P中间合金以及质量为铝合金材料质量0.02％Mg-Y中间合金，再降温铸造得电机座铸件；将电机座铸件进行热处理、硬质阳极氧化处理后得电机座成品，其中，热处理的四个阶段为：温度为120℃，时间为24h；温度为120℃，时间为16h；温度为200℃，时间为10min；温度为120℃，时间为16h；硬质阳极氧化处理的厚度为20μm。
实施例2
将制备电机座的铝合金材料用碳硅棒炉加热，采用纯硅铺底的方式进行熔炼，其中，铝合金材料的成分为：Mg：1.1％，Si：0.7％，Cr：0.11％，Cu：0.35％，Mn：0.16％，Zr：0.17％，Yb：0.12％，经SnO2涂覆预处理的硼酸铝晶须：11％，余量为Al以及不可避免的杂质元素；升温至810℃，用C2Cl6进行扒渣除气后静置22min，加入质量为铝合金材料质量0.02％的Al-P中间合金以及质量为铝合金材料质量0.025％Mg-Y中间合金，再降温铸造得电机座铸件；将电机座铸件进行热处理、硬质阳极氧化处理后得电机座成品，其中，热处理的四个阶段为：温度为121℃，时间为24.2h；温度为121℃，时间为16.2h；温度为202℃，时间为11min；温度为121℃，时间为16.2h；硬质阳极氧化处理的厚度为22μm。
实施例3
将制备电机座的铝合金材料用碳硅棒炉加热，采用纯硅铺底的方式进行熔炼，其中，铝合金材料的成分为：Mg：1.25％，Si：0.8％，Cr：0.13％，Cu：0.4％，Mn：0.17％，Zr：0.2％，Yb：0.15％，经SnO2涂覆预处理的硼酸铝晶须：13％，余量为Al以及不可避免的杂质元素；升温至825℃，用C2Cl6进行扒渣除气后静置25min，加入质量为铝合金材料质量0.03％的Al-P中间合金以及质量为铝合金材料质量0.03％Mg-Y中间合金，再降温铸造得电机座铸件；将电机座铸件进行热处理、硬质阳极氧化处理后得电机座成品，其中，热处理的四个阶段为：温度为123℃，时间为24.5h；温度为122℃，时间为16.5h；温度为205℃，时间为13min；温度为123℃，时间为16.5h；硬质阳极氧化处理的厚度为25μm。
实施例4
将制备电机座的铝合金材料用碳硅棒炉加热，采用纯硅铺底的方式进行熔炼，其中，铝合金材料的成分为：Mg：1.4％，Si：0.9％，Cr：0.14％，Cu：0.45％，Mn：0.18％，Zr：0.23％，Yb：0.17％，经SnO2涂覆预处理的硼酸铝晶须：14％，余量为Al以及不可避免的杂质元素；升温至840℃，用C2Cl6进行扒渣除气后静置28min，加入质量为铝合金材料质量0.04％的Al-P中间合金以及质量为铝合金材料质量0.035％Mg-Y中间合金，再降温铸造得电机座铸件；将电机座铸件进行热处理、硬质阳极氧化处理后得电机座成品，其中，热处理的四个阶段为：温度为124℃，时间为24.8h；温度为124℃，时间为16.8h；温度为208℃，时间为14min；温度为124℃，时间为16.8h；硬质阳极氧化处理的厚度为27μm。
实施例5
将制备电机座的铝合金材料用碳硅棒炉加热，采用纯硅铺底的方式进行熔炼，其中，铝合金材料的成分为：Mg：1.5％，Si：1％，Cr：0.15％，Cu：0.5％，Mn：0.2％，Zr：0.25％，Yb：0.2％，经SnO2涂覆预处理的硼酸铝晶须：15％，余量为Al以及不可避免的杂质元素；升温至850℃，用C2Cl6进行扒渣除气后静置30min，加入质量为铝合金材料质量0.05％的Al-P中间合金以及质量为铝合金材料质量0.04％Mg-Y中间合金，再降温铸造得电机座铸件；将电机座铸件进行热处理、硬质阳极氧化处理后得电机座成品，其中，热处理的四个阶段为：温度为125℃，时间为25h；温度为125℃，时间为17h；温度为210℃，时间为15min；温度为125℃，时间为17h；硬质阳极氧化处理的厚度为30μm。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，该对比例电机座的铝合金材料选用市售铝合金材料，其他与实施例1相同，此处不再赘述
对比例2
与实施例1的区别仅在于，该对比例电机座的铝合金材料中不含有硼酸铝晶须，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例3
与实施例1的区别仅在于，该对比例电机座的铝合金材料中硼酸铝晶须没有经过预处理，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例4
与实施例1的区别仅在于，该对比例电机座制备过程中没有加入Al-P中间合金以及Mg-Y中间合金，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例5
与实施例1的区别仅在于，该对比例电机座制备过程中采用普通热处理，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对上述实施例1-5及对比例1-5中电机座进行性能测试，测试结果如表1中所示。
表1：实施例1-5及对比例1-4中电机座性能测试结果
从以上结果可以看出，本发明电机座采用铝合金材料制备而成，且合理配伍了铝合金的组成成分及其质量百分比，能使得到的电机座具有质量轻、强度高、耐腐蚀等效果。
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 (5)

1.一种电机座，其特征在于，所述电机座采用铝合金材料制成，所述铝合金材料由以下质量百分比的成分组成：Mg：1.0-1.5％，Si：0.6-1.0％，Cr：0.1-0.15％，Cu：0.3-0.5％，Mn：0.15-0.20％，Zr：0.15-0.25％，Yb：0.1-0.2％，硼酸铝晶须：10-15％，余量为Al以及不可避免的杂质元素；所述电机座的制备方法包括如下步骤：将制备电机座的铝合金材料用碳硅棒炉加热，采用纯硅铺底的方式进行熔炼；升温至800-850℃，用C2Cl6进行扒渣除气后静置20-30min，加入P和Y，再降温铸造得电机座铸件，其中所述P以Al-P中间合金的形式加入，Al-P中间合金的加入量为铝合金材料质量的0.01-0.05％；所述Y以Mg-Y中间合金的形式加入，Mg-Y中间合金的加入量为铝合金材料质量的0.02-0.04％；将电机座铸件进行热处理、硬质阳极氧化处理后得电机座成品，所述热处理包括固溶处理和回归再时效处理。
2.根据权利要求1所述的一种电机座，其特征在于，所述硼酸铝晶须经SnO2涂覆预处理。
3.根据权利要求2所述的一种电机座，其特征在于，所述预处理包括如下步骤：将质量为硼酸铝晶须10-15％的SnO2经过化学沉淀法涂覆于硼酸铝晶须上。
4.根据权利要求1所述的一种电机座，其特征在于，所述固溶热处理的温度为120-125℃，时间为24-25h；所述回归再时效处理包括三个阶段：单级时效：温度为120-125℃，时间为16-17h；短时高温：温度为200-210℃，时间为10-15min；二次时效：温度为120-125℃，时间为16-17h。
5.根据权利要求1所述的一种电机座，其特征在于，所述硬质阳极氧化处理后得到的氧化膜层的厚度为20-30μm。
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