CN108048760A - 一种缝纫机压脚及其制备方法 - Google Patents

一种缝纫机压脚及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种压脚及其制备方法，属于合金材料领域。所述缝纫机压脚的成分及其质量百分比为：C：0.08～0.32％，Cr：5～20％，Ni：0.07～0.65％，B：0.07～0.21％，Mo：0.08～0.3％，V：0.08～2.2％，Ti：0.1～2.8％，Nb：0.3～2.5％，K：0.6～3.0％，W：1.2～3.2％，Hf：0.8～2.5％，余量为Fe。按成分配比称取原料，将称量好的原料加热融化，浇铸得铸坯，然后在‑80～‑120℃放置10～30min后，保持温度加电脉冲处理，即制得缝纫机压脚。

Description

一种缝纫机压脚及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种压脚及其制备方法，属于合金材料领域。
背景技术
缝纫机的原理大致是这样的，将缝制物置于缝纫机的针板上面，放下压步脚压住缝制物，接着踩下脚踏开关，启动缝纫机，利用送布齿之往复运动，配合作业员之合作，将缝制物依照既定方向推送，其间再由车针将线轴携带的上线与梭心携带的底线相连锁，使缝制物定型。压脚在缝纫机中占有重要位置，在针杆上下移动的同时，压脚进行间歇性上下移动可防止缝针将加工布向上带起。
现有的压脚一般都是用钢材料进行浇铸而成，由于现有钢材料的特性，摩擦性能较差，容易与压脚接触的面料打滑，且压脚常常由于在针杆带动下进行快速长久的滑动，长此以往，造成压脚磨损严重，影响缝纫机的正常使用。因此提供一种耐磨性能好、力学性能优的压脚尤为重要。
发明内容
针对现有技术存在耐磨性能差的缺点，本发明提供一种耐磨性好、力学性能优异的缝纫机压脚及其制造方法，有效提高压脚的使用寿命。
本发明的上述目的可通过下列技术方案来实现：一种缝纫机压脚，所述缝纫机压脚的成分及其质量百分比为：C：0.08～0.32％，Cr：5～20％，Ni：0.07～0.65％，B：0.07～0.21％，Mo：0.08～0.3％，V：0.08～2.2％，Ti：0.1～2.8％，Nb：0.3～2.5％，K：0.6～3.0％，W：1.2～3.2％，Hf：0.8～2.5％，余量为Fe。
W与C结合形成硬质相碳化钨，另一部分W与Ni形成金属间化合物镍化钨，作为强化合金存在，提高材料强度。而K强化碳化钨硬质相的晶界，提高材料的强韧性。且K是促进奥氏体组织生成的元素，它的存在能消除金属中粗大长柱状初生(Cr,Fe)7C3以及组织内其它碳化物，并使共晶(Cr,Fe)7C3硬质相由网状分布的长柱状、针状，变为孤立分布的块状、短柱状，使硬质相弥散分布。B元素能够插入到Hf密排六方结构中的间隙位置从而形成的硼化物，Hf的硼化物属于高硬质相，其存在能够有效提高钢组织的强度，且Hf具有很强的吸氢性，能起到净化钢成分的作用。
缝纫机压脚组分中Ti、V和Nb为微合金化元素，可以通过细化晶粒、沉淀强化来提高钢的强度，三种元素的添加量＜5.0％。
K、W和Hf的协同作用以及成分内的各元素形成的相互作用，使得缝纫机压脚的硬度增加的同时，其韧性、抗裂性也得到显著提高，改变目前材料硬度增加而韧性差、不能承受强烈冲击或者韧性增加，而硬度下降的缺陷。
本发明的另一个目的，可通过下列技术方案实现：一种缝纫机压脚的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：按成分配比称取原料，将称量好的原料加热融化，浇铸得铸坯，然后在-80～-120℃放置10～30min后，保持温度加电脉冲处理，即制得缝纫机压脚。本发明选择在低温条件对合金进行脉冲处理，在低温条件辅助下，电脉冲使得合金晶粒逐渐细化，晶粒在脉冲电流下取向均匀，得到更细晶粒和独特的组织结构，无需热处理，各金属间化合物就能在组织间弥散良好，从而使合金的综合性能得到大幅度提高。
作为优选，所述电脉冲处理为60～120min。
作为优选，电脉冲处理电压为1000～3000V。
高压快速的脉冲处理，可以获得更精细的晶粒组织，提高合金性能。
作为优选，原料加热融化后，进行变质和精炼处理。
作为优选，所述变质和精炼处理步骤包括：加入稀土变质剂，同时通入惰性气体，变质处理完成后停止通入惰性气体，过滤，加入精炼剂进行精炼处理，再过滤。
在稀土变质剂对钢液进行变质细化过程中，同时通入惰性气体进行除气处理，惰性气体能够有效去除钢液中产生的气体，且其在钢液中产生的气体气泡对钢液起搅动作用，加速变质元素的扩散，从而缩短变质剂的潜伏期，提高生产效率。仅通过惰性气体还不能完全起到除杂除气作用，后期还需要加入精炼剂精炼，但是精炼过程中，不需要通入惰性气体，以免在精炼剂起作用时，惰性气体误将精炼剂作用成分吸附浮出钢液表面，且惰性气体持续通气的时间较长，在除氢的同时，也加大了空气中的水蒸气和空气中氢气进入的机会。
作为优选，所述惰性气体为氮气、氦气、氩气中的一种或多种。
作为优选，所述变质处理时间为30～60min。
作为优选，所述精炼剂为25～45wt％碳酸钠、20～30wt％硼砂、20～40wt％冰晶石以及5～15％云母。碳酸钠和冰晶石是合金精炼净化常用的精炼剂，但是二者的混合物作为精炼剂还是有很多不足，如对杂质吸附溶解能力有限，不能有效地与金属熔体发生化学作用等。硼砂为蓬松多孔的结构，其在碳酸钠的高温发泡下得到更多、更细的孔洞结构，在片层状云母的协助下，有效吸附和溶解合金中的氧化渣，达到精炼净化作用。
作为优选，所述精炼处理5～15min。
与现有技术相比，本发明通过添加K、W、Hf等元素，结合本发明的低温电脉冲制备方法，获得的缝纫机压脚具有良好的力学性能和优异的耐摩擦性能。且本发明所提供的制备工艺简单易行，适合工业化生产。
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。
以下实施例使用的稀土变质剂为稀土变质剂70型，购自日本川岛精炼株式会社，使用的普通精炼剂为曲阜市先锋铸材有限公司的钢水精炼剂。
实施例1
缝纫机压脚的成分及其质量百分比为：C：0.22％，Cr：15％，Ni：0.25％，B：0.11％，Mo：0.13％，V：0.12％，Ti：0.8％，Nb：0.5％，K：1.9％，W：2.2％，Hf：2.1％，余量为Fe。
按上述质量百分比称取上述原料的中间合金，将称量好的原料加热至720℃融化，待完全融化后，浇铸得铸坯，然后在-130℃中放置15min后，保持温度加2000V电脉冲处理100min，取出样品，经过粗车、半精车、粗磨、精磨后得缝纫机压脚。
实施例2
缝纫机压脚的成分及其质量百分比为：C：0.22％，Cr：15％，Ni：0.25％，B：0.11％，Mo：0.13％，V：0.12％，Ti：0.8％，Nb：0.5％，K：1.9％，W：2.2％，Hf：2.1％，余量为Fe。
按上述质量百分比称取上述原料的中间合金，将称量好的原料加热至720℃融化，待完全融化后，加入稀土变质剂，变质处理40min后，加入普通精炼剂进行精炼处理8min，过滤，浇铸得铸坯，然后在-130℃中放置15min后，保持温度加2000V电脉冲处理100min，取出样品，经过粗车、半精车、粗磨、精磨后得缝纫机压脚。
实施例3
缝纫机压脚的成分及其质量百分比为：C：0.22％，Cr：15％，Ni：0.25％，B：0.11％，Mo：0.13％，V：0.12％，Ti：0.8％，Nb：0.5％，K：1.9％，W：2.2％，Hf：2.1％，余量为Fe。
按上述质量百分比称取上述原料的中间合金，将称量好的原料加热至720℃融化，待完全融化后，加入稀土变质剂，同时通入惰性气体N2，变质处理40min后，过滤，加入普通精炼剂同时通入N2进行精炼处理8min，过滤，浇铸得铸坯，然后在-130℃中放置15min后，保持温度加2000V电脉冲处理100min，取出样品，经过粗车、半精车、粗磨、精磨后得缝纫机压脚。
实施例4
缝纫机压脚的成分及其质量百分比为：C：0.22％，Cr：15％，Ni：0.25％，B：0.11％，Mo：0.13％，V：0.12％，Ti：0.8％，Nb：0.5％，K：1.9％，W：2.2％，Hf：2.1％，余量为Fe。
按上述质量百分比称取上述原料的中间合金，将称量好的原料加热至720℃融化，待完全融化后，加入稀土变质剂，变质处理40min后，加入普通精炼剂同时通入惰性气体N2进行精炼处理8min，过滤，浇铸得铸坯，然后在-130℃中放置15min后，保持温度加2000V电脉冲处理100min，取出样品，经过粗车、半精车、粗磨、精磨后得缝纫机压脚。
实施例5
缝纫机压脚的成分及其质量百分比为：C：0.22％，Cr：15％，Ni：0.25％，B：0.11％，Mo：0.13％，V：0.12％，Ti：0.8％，Nb：0.5％，K：1.9％，W：2.2％，Hf：2.1％，余量为Fe。
按上述质量百分比称取上述原料的中间合金，将称量好的原料加热至720℃融化，待完全融化后，加入稀土变质剂，同时通入惰性气体N2，变质处理40min后，停止通入N2，过滤，加入精炼剂进行精炼处理8min，其中精炼剂为40wt％碳酸钠、30wt％硼砂和30wt％冰晶石，再过滤，浇铸得铸坯，然后在-130℃中放置15min后，保持温度加2000V电脉冲处理100min，取出样品，经过粗车、半精车、粗磨、精磨后得缝纫机压脚。
实施例6
缝纫机压脚的成分及其质量百分比为：C：0.22％，Cr：15％，Ni：0.25％，B：0.11％，Mo：0.13％，V：0.12％，Ti：0.8％，Nb：0.5％，K：1.9％，W：2.2％，Hf：2.1％，余量为Fe。
按上述质量百分比称取上述原料的中间合金，将称量好的原料加热至720℃融化，待完全融化后，加入稀土变质剂，同时通入惰性气体N2，变质处理40min后，停止通入N2，过滤，加入精炼剂进行精炼处理8min，其中精炼剂为35wt％碳酸钠、28wt％硼砂、31wt％冰晶石和6％绢云母，再过滤，浇铸得铸坯，然后在-130℃中放置15min后，保持温度加2000V电脉冲处理100min，取出样品，经过粗车、半精车、粗磨、精磨后得缝纫机压脚。
实施例7
缝纫机压脚的成分及其质量百分比为：C：0.08％，Cr：10％，Ni：0.07％，B：0.21％，Mo：0.23％，V：2.1％，Ti：1.2％，Nb：1.5％，K：2.0％，W：3.0％，Hf：2.0％，余量为Fe。
按上述质量百分比称取上述原料的中间合金，将称量好的原料加热至750℃融化，待完全融化后，加入稀土变质剂，同时通入惰性气体Ar，变质处理30min后，停止通入Ar，过滤，加入精炼剂进行精炼处理15min，其中精炼剂为45wt％碳酸钠、22wt％硼砂、25wt％冰晶石和8％绢云母，再过滤，浇铸得铸坯，然后在-120℃中放置20min后，保持温度加3000V电脉冲处理70min，取出样品，经过粗车、半精车、粗磨、精磨后得缝纫机压脚。
实施例8
缝纫机压脚的成分及其质量百分比为：C：0.3％，Cr：18％，Ni：0.6％，B：0.16％，Mo：0.12％，V：1.8％，Ti：1.5％，Nb：1.8％，K：2.2％，W：2.8％，Hf：1.8％，余量为Fe。
按上述质量百分比称取上述原料的中间合金，将称量好的原料加热至700℃融化，待完全融化后，加入稀土变质剂，同时通入惰性气体Ar和N2，变质处理60min后，停止通入Ar和N2，过滤，加入精炼剂进行精炼处理5min，其中精炼剂为30wt％碳酸钠、30wt％硼砂、30wt％冰晶石和10％绢云母，再过滤，浇铸得铸坯，然后在-80℃中放置30min后，保持温度加1000V电脉冲处理120min，取出样品，经过粗车、半精车、粗磨、精磨后得缝纫机压脚。
对比例1
对比例1与实施例6的区别在于，缝纫机压脚的成分中无Hf元素，其它与实施例6相同，不在此赘述。
对比例2
对比例2与实施例6的区别在于，缝纫机压脚的成分中无K元素，其它与实施例6相同，不在此赘述。
对比例3
对比例3与实施例6的区别在于，缝纫机压脚的制备方法中没有进行电脉冲处理，其它与实施例6相同，不在此赘述。
对比例4
对比例4与实施例6的区别在于，缝纫机压脚的制备方法中在-50℃进行电脉冲处理，其它与实施例6相同，不在此赘述。
对比例5
对比例5与实施例6的区别在于，缝纫机压脚的制备方法中在-150℃进行电脉冲处理，其它与实施例6相同，不在此赘述。
对比例6
对比例6与实施例6的区别在于，缝纫机压脚的制备方法中在常温下进行电脉冲处理，其它与实施例6相同，不在此赘述。
对比例7
对比例7与实施例6的区别在于，缝纫机压脚的制备方法中电脉冲处理50min，其它与实施例6相同，不在此赘述。
对比例8
对比例8与实施例6的区别在于，缝纫机压脚的制备方法中电脉冲处理140min，其它与实施例6相同，不在此赘述。
对比例9
对比例9与实施例6的区别在于，缝纫机压脚的制备方法中电脉冲电压为500v，其它与实施例6相同，不在此赘述。
对比例10
对比例10与实施例6的区别在于，缝纫机压脚的制备方法中电脉冲电压为3500V，其它与实施例6相同，不在此赘述。
对实施例1-8和对比例1-10制备得到的缝纫机压脚的性能进行测试，性能测试结果如表1所示。
表1本发明实施例1-8与对比例1-10的缝纫机压脚性能测试结果
从表1中可以看出，实施例6-8的力学性质优良，布氏硬度大，磨损质量损失低，对比例1和2分别因Hf、K的缺失，合金组织硬质相数量减少，影响压脚的耐磨性能，对比例3没有施加电脉冲，对比例4-10的电脉冲处理未在本发明技术方案的参数下进行，对比例3-10获得的压脚性能相对于实施例6有很大降低。
本发明通过合金材料组分和质量百分比以及制备方法的合理选择，赋予压脚更优异的力学性能和耐磨性能，延长压脚的使用寿命。
本发明中所描述的具体实施例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各样的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)

1.一种缝纫机压脚，其特征在于，所述缝纫机压脚的成分及其质量百分比为：C：0.08～0.32％，Cr：5～20％，Ni：0.07～0.65％，B：0.07～0.21％，Mo：0.08～0.3％，V：0.08～2.2％，Ti：0.1～2.8％，Nb：0.3～2.5％，K：0.6～3.0％，W：1.2～3.2％，Hf：0.8～2.5％，余量为Fe。
2.一种如权利要求1所述的缝纫机压脚的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：按成分配比称取原料，将称量好的原料加热融化，浇铸得铸坯，然后在-80～-120℃放置10～30min后，保持温度加电脉冲处理，即制得缝纫机压脚。
3.根据权利要求2所述的缝纫机压脚的制备方法，其特征在于，电脉冲处理60～120min。
4.根据权利要求2或3所述的缝纫机压脚的制备方法，其特征在于，电脉冲处理电压为1000～3000V。
5.根据权利要求2所述的缝纫机压脚的制备方法，其特征在于，原料加热融化后，进行变质和精炼处理。
6.根据权利要求5所述的缝纫机压脚的制备方法，其特征在于，所述变质和精炼处理步骤包括：加入稀土变质剂，同时通入惰性气体，变质处理完成后停止通入惰性气体，过滤，加入精炼剂进行精炼处理，再过滤。
7.根据权利要求6所述的缝纫机压脚的制备方法，其特征在于，所述变质处理时间为30～60min。
8.根据权利要求6所述的缝纫机压脚的制备方法，其特征在于，所述精炼剂为25～45wt％碳酸钠、20～30wt％硼砂、20～40wt％冰晶石以及5～15％云母。
9.根据权利要求6所述的缝纫机压脚的制备方法，其特征在于，所述精炼处理5～15min。
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