CN110819862A - 一种镁合金电机外壳的制作工艺 - Google Patents

一种镁合金电机外壳的制作工艺 Download PDF

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张建华
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Abstract

本发明公开了一种镁合金电机外壳的制作工艺，所述的电机壳体由镁合金制作，所述镁合金按重量百分比计由下列组份组成：Al：3.0～3.8％，Zn：0.4～0.9％，Mn：0.15～0.6％，Si：0.01～0.1％，Fe：0.01～0.05％，Cu：0.01～0.05％，Ni：0.001～0.005％，Be：0.005～0.01％，其他微量元素：0.6～0.8％，其余为Mg，所述制作工艺包括如下步骤：(1)准备炉料设备；(2)预热坩埚；(3)装炉熔化；(4)精炼；(5)分析晶粒度；(6)模具预热；(7)浇注和凝固；(8)固溶处理；(9)淬火处理；(10)深冷处理；(11)加工成型。本发明与现有技术相比的优点在于：延伸率大、导热性好、加工难度低。

Description

一种镁合金电机外壳的制作工艺
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体是指一种镁合金电机外壳的制作工艺。
背景技术
电机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置，或者将一种形式的电能转换成另一种形式的电能。电动机是将电能转换为机械能(俗称马达)，发电机是将机械能转换为电能。电动机在电路中用字母“M”(旧标准用“D”)表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。电机的外壳经常用到的材料是铝合金。近年来，铝合金替代铸铁是小型电机行业机壳制造的主流。由于铝合金自身物理性能的缺陷，致使散热性、电磁屏蔽性等都很差。镁合金的优势逐步显现并得到充分体现，越来越被重视，并开展大量的研究，由其来代替铝合金制造小型电机机壳。镁合金是当代工业工程上使用最广泛的质量最轻、比强度和比刚度高的合金。镁合金目前的价格，按重量计已低于铝合金，而其比重是铝合金的三分之二。故按体积计算其价格已大大低于铝合金，且镁合金制品的银色高贵典雅，质感细腻，美观大方、具有高级感。跟复合材料，涂层以及塑料材料相比，镁可用于工程结构材料，且镁是绿色的工程材料，对环境友好。现有技术中的镁合金电机外壳的制作工艺制范围窄，尤其对热挤压要求的温度比较严格，塑性变形性能相对较差，不利于机械成型，导致延伸率和导热性低，加工难度增大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服以上技术缺陷，提供一种延伸率大、导热性好、加工难度低的一种镁合金电机外壳的制作工艺。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种镁合金电机外壳的制作工艺，所述的电机壳体由镁合金制作，所述镁合金按重量百分比计由下列组份组成：Al：3.0～3.8％，Zn：0.4～0.9％，Mn：0.15～0.6％，Si：0.01～0.1％，Fe：0.01～0.05％，Cu：0.01～0.05％，Ni：0.001～0.005％，Be：0.005～0.01％，其他微量元素：0.6～0.8％，其余为Mg，所述制作工艺包括如下步骤：
(1)准备炉料设备：将制作镁合金电机外壳所需要的电熔炉备好并清洗干净；
(2)预热坩埚：将电熔炉的温度设定至预定温度，进行坩埚预热；
(3)装炉熔化：将制作所需的镁放入电熔炉，镁液温度达到指定温度后，将配比好的其他材料依次加入电熔炉进行熔炼；
(4)精炼：等待加入的原料完全融化，镁合金熔体表面呈镜面状时结束，静置十分钟，取样分析，确保成分符合标准；
(5)分析晶粒度：精炼完毕15min内，溶液为静置状态，然后取样，用合金模具铸一块试片，做断口检查，以分析此镁合金的晶粒度；
(6)模具预热：镁合金的晶粒度符合标准后，将制作所述电机外壳的合金模具进行预热，得到预热后的合金模具；
(7)浇注和凝固：向预热的所述合金模具中浇注所述镁合金熔体，待所述镁合金熔体凝固后，得到凝固后的镁合金；
(8)固溶处理：将凝固后的镁合金进行固溶处理，得到固溶处理后的镁合金；
(9)淬火处理：将固溶处理后的镁合金进行淬火处理，然后冷却至室温，得到淬火处理后的镁合金；
(10)深冷处理：将淬火处理后的镁合金置于液氮中进行深冷处理，得到镁合金铸件；
(11)加工成型：将经过步骤(10)处理后的镁合金铸件进行加工成型处理，得到所述镁合金电机外壳。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明的一种镁合金电机外壳的制作工艺操作简单，省时省力，降低了加工难度；各种原料混合后经过加工等一系列处理，提高了电机外壳的延伸率，增强了电机壳体的韧性，减轻了壳体的重量，耐腐蚀性能好，不易断裂；各种金属材料混合在一起，提高了电机外壳的导热性，电机发热时镁合金电机外壳的温升小，便于电机快速散热和冷却，防止损毁电机，延长电机的使用寿命，便于使用。
作为改进，所述(2)中的预热温度为700℃～750℃。
作为改进，所述(4)中的镁合金熔体在真空条件下精炼得到。
作为改进，所述(6)中的预热温度为130℃～380℃，预热时间为1～2h。
作为改进，所述(8)中的固溶处理的温度为400～430℃，保温时间为12～45h。
作为改进，所述(9)中的冷却是在装有食盐水的铁桶中进行冷却。
作为改进，所述(10)中的深冷处理的温度为-180～200℃，深冷处理的时间为24～45h。
作为改进，所述步骤(11)中的加工成型的方式为挤压、轧制或锻造中的一种。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能一次限定本发明的保护范围。
实施例1
一种镁合金电机外壳的制作工艺，所述的电机壳体由镁合金制作，所述镁合金按重量百分比计由下列组份组成：Al：3.0％，Zn：0.4％，Mn：0.15％，Si：0.01％，Fe：0.01％，Cu：0.01％，Ni：0.001％，Be：0.005％，其他微量元素：0.6％，其余为Mg，所述制作工艺包括如下步骤：
(1)准备炉料设备：将制作镁合金电机外壳所需要的电熔炉备好并清洗干净；
(2)预热坩埚：将电熔炉的温度设定至预定温度，进行坩埚预热；
(3)装炉熔化：将制作所需的镁放入电熔炉，镁液温度达到指定温度后，将配比好的其他材料依次加入电熔炉进行熔炼；
(4)精炼：等待加入的原料完全融化，镁合金熔体表面呈镜面状时结束，静置十分钟，取样分析，确保成分符合标准；
(5)分析晶粒度：精炼完毕15min内，溶液为静置状态，然后取样，用合金模具铸一块试片，做断口检查，以分析此镁合金的晶粒度；
(6)模具预热：镁合金的晶粒度符合标准后，将制作所述电机外壳的合金模具进行预热，得到预热后的合金模具；
(7)浇注和凝固：向预热的所述合金模具中浇注所述镁合金熔体，待所述镁合金熔体凝固后，得到凝固后的镁合金；
(8)固溶处理：将凝固后的镁合金进行固溶处理，得到固溶处理后的镁合金；
(9)淬火处理：将固溶处理后的镁合金进行淬火处理，然后冷却至室温，得到淬火处理后的镁合金；
(10)深冷处理：将淬火处理后的镁合金置于液氮中进行深冷处理，得到镁合金铸件；
(11)加工成型：将经过步骤(10)处理后的镁合金铸件进行加工成型处理，得到所述镁合金电机外壳。
实施例2
一种镁合金电机外壳的制作工艺，所述的电机壳体由镁合金制作，所述镁合金按重量百分比计由下列组份组成：Al：3.4％，Zn：0.65％，Mn：0.375％，Si：0.055％，Fe：0.03％，Cu：0.03％，Ni：0.003％，Be：0.0075％，其他微量元素：0.7％，其余为Mg，所述制作工艺包括如下步骤：
(1)准备炉料设备：将制作镁合金电机外壳所需要的电熔炉备好并清洗干净；
(2)预热坩埚：将电熔炉的温度设定至预定温度，进行坩埚预热；
(3)装炉熔化：将制作所需的镁放入电熔炉，镁液温度达到指定温度后，将配比好的其他材料依次加入电熔炉进行熔炼；
(4)精炼：等待加入的原料完全融化，镁合金熔体表面呈镜面状时结束，静置十分钟，取样分析，确保成分符合标准；
(5)分析晶粒度：精炼完毕15min内，溶液为静置状态，然后取样，用合金模具铸一块试片，做断口检查，以分析此镁合金的晶粒度；
(6)模具预热：镁合金的晶粒度符合标准后，将制作所述电机外壳的合金模具进行预热，得到预热后的合金模具；
(7)浇注和凝固：向预热的所述合金模具中浇注所述镁合金熔体，待所述镁合金熔体凝固后，得到凝固后的镁合金；
(8)固溶处理：将凝固后的镁合金进行固溶处理，得到固溶处理后的镁合金；
(9)淬火处理：将固溶处理后的镁合金进行淬火处理，然后冷却至室温，得到淬火处理后的镁合金；
(10)深冷处理：将淬火处理后的镁合金置于液氮中进行深冷处理，得到镁合金铸件；
(11)加工成型：将经过步骤(10)处理后的镁合金铸件进行加工成型处理，得到所述镁合金电机外壳。
实施例3
一种镁合金电机外壳的制作工艺，所述的电机壳体由镁合金制作，所述镁合金按重量百分比计由下列组份组成：Al：3.8％，Zn：0.9％，Mn：0.6％，Si：0.1％，Fe：0.05％，Cu：0.05％，Ni：0.005％，Be：0.01％，其他微量元素：0.8％，其余为Mg，所述制作工艺包括如下步骤：
(1)准备炉料设备：将制作镁合金电机外壳所需要的电熔炉备好并清洗干净；
(2)预热坩埚：将电熔炉的温度设定至预定温度，进行坩埚预热；
(3)装炉熔化：将制作所需的镁放入电熔炉，镁液温度达到指定温度后，将配比好的其他材料依次加入电熔炉进行熔炼；
(4)精炼：等待加入的原料完全融化，镁合金熔体表面呈镜面状时结束，静置十分钟，取样分析，确保成分符合标准；
(5)分析晶粒度：精炼完毕15min内，溶液为静置状态，然后取样，用合金模具铸一块试片，做断口检查，以分析此镁合金的晶粒度；
(6)模具预热：镁合金的晶粒度符合标准后，将制作所述电机外壳的合金模具进行预热，得到预热后的合金模具；
(7)浇注和凝固：向预热的所述合金模具中浇注所述镁合金熔体，待所述镁合金熔体凝固后，得到凝固后的镁合金；
(8)固溶处理：将凝固后的镁合金进行固溶处理，得到固溶处理后的镁合金；
(9)淬火处理：将固溶处理后的镁合金进行淬火处理，然后冷却至室温，得到淬火处理后的镁合金；
(10)深冷处理：将淬火处理后的镁合金置于液氮中进行深冷处理，得到镁合金铸件；
(11)加工成型：将经过步骤(10)处理后的镁合金铸件进行加工成型处理，得到所述镁合金电机外壳。
对本发明中的镁合金熔体的物理性能进行测试，测试结果如表1所示：
抗拉强度 屈服强度 伸长率
255 157 11
表1
由表1可知，本发明中的镁合金熔体适应于挤压制作小型电机机壳，抗拉强度、屈服强度以及伸长率均得到了提高。
将两个Yc7112电机分别放置在铝合金电机外壳中和本发明的镁合金电机外壳中进行工作，一段时间后测试铝合金电机外壳和本发明的镁合金电机外壳的效率和温度，结果如表2所示：
满载功率因数 效率 温升
铝壳 0.72 60％ 70
镁壳 0.72 66％ 45
表2
从表2中可以看到，在满载功率因数相同的情况下，本发明的镁合金电机外壳的温升小于铝合金电机外壳的温升，使用本发明的镁合金电机外壳的散热效率高于铝合金电机外壳的散热效率，可见本发明的镁合金电机外壳的导热性更好，便于电机快速冷却。

Claims (8)

1.一种镁合金电机外壳的制作工艺，其特征在于，所述的电机壳体由镁合金制作，所述镁合金按重量百分比计由下列组份组成：Al：3.0～3.8％，Zn：0.4～0.9％，Mn：0.15～0.6％，Si：0.01～0.1％，Fe：0.01～0.05％，Cu：0.01～0.05％，Ni：0.001～0.005％，Be：0.005～0.01％，其他微量元素：0.6～0.8％，其余为Mg，所述制作工艺包括如下步骤：
(1)准备炉料设备：将制作镁合金电机外壳所需要的电熔炉备好并清洗干净；
(2)预热坩埚：将电熔炉的温度设定至预定温度，进行坩埚预热；
(3)装炉熔化：将制作所需的镁放入电熔炉，镁液温度达到指定温度后，将配比好的其他材料依次加入电熔炉进行熔炼；
(4)精炼：等待加入的原料完全融化，镁合金熔体表面呈镜面状时结束，静置十分钟，取样分析，确保成分符合标准；
(5)分析晶粒度：精炼完毕15min内，溶液为静置状态，然后取样，用合金模具铸一块试片，做断口检查，以分析此镁合金的晶粒度；
(6)模具预热：镁合金的晶粒度符合标准后，将制作所述电机外壳的合金模具进行预热，得到预热后的合金模具；
(7)浇注和凝固：向预热的所述合金模具中浇注所述镁合金熔体，待所述镁合金熔体凝固后，得到凝固后的镁合金；
(8)固溶处理：将凝固后的镁合金进行固溶处理，得到固溶处理后的镁合金；
(9)淬火处理：将固溶处理后的镁合金进行淬火处理，然后冷却至室温，得到淬火处理后的镁合金；
(10)深冷处理：将淬火处理后的镁合金置于液氮中进行深冷处理，得到镁合金铸件；
(11)加工成型：将经过步骤(10)处理后的镁合金铸件进行加工成型处理，得到所述镁合金电机外壳。
2.根据权利要求1所述的一种镁合金电机外壳的制作工艺，其特征在于：所述(2)中的预热温度为700℃～750℃。
3.根据权利要求1所述的一种镁合金电机外壳的制作工艺，其特征在于：所述(4)中的镁合金熔体在真空条件下精炼得到。
4.根据权利要求1所述的一种镁合金电机外壳的制作工艺，其特征在于：所述(6)中的预热温度为130℃～380℃，预热时间为1～2h。
5.根据权利要求1所述的一种镁合金电机外壳的制作工艺，其特征在于：所述(8)中的固溶处理的温度为400～430℃，保温时间为12～45h。
6.根据权利要求1所述的一种镁合金电机外壳的制作工艺，其特征在于：所述(9)中的冷却是在装有食盐水的铁桶中进行冷却。
7.根据权利要求1所述的一种镁合金电机外壳的制作工艺，其特征在于：所述(10)中的深冷处理的温度为-180～200℃，深冷处理的时间为24～45h。
8.根据权利要求1所述的一种镁合金电机外壳的制作工艺，其特征在于：所述步骤(11)中的加工成型的方式为挤压、轧制或锻造中的一种。
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