CN112879269A - 一种用于气缸的u型接头及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于气缸连接头材料领域，涉及一种用于气缸的U型接头及其制备方法。本发明通过配制特定的组分和质量百分比的原料来提高U型接头的物理性能，通过利用先驱层连接左半体、右半体得到U型接头，先驱体与不锈钢基体间以化学键结合，能够达到良好的连接能力；通过左半体、右半体制备的U型接头，可以达到很好的回收效果，回收制备可以大大简化生产步骤，提高生产效率和降低成本。

Description

一种用于气缸的U型接头及其制备方法
技术领域
本发明属于气缸连接头材料领域，涉及一种用于气缸的U型接头及其制备方法。
背景技术
气缸是引导活塞在缸内进行直线往复运动的圆筒形金属机件。空气在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能；气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力。气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械气缸能的气动执行元件。
气缸接头是气缸的一个零部件，形状多种多样，其中一种U型接头结构结尾特殊，所以组装效率并不高，而且现有常见不锈钢材料制备的U型接头依然存在物理强度低，失效后回收价值低等问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种强度高、可回收的用于气缸的U型连接头及其制备方法。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种用于气缸的U型接头，从左到右依次包括左半体、先驱层、右半体，先驱层原料按照质量份数计包括：15-18份聚硅氮烷、90-100份四氢呋喃、3-10份二茂铁、1-3份甲苯硫酸。
本发明U型接头为左半体、右半体连接而成，左半体和右半体用专用模具制备，在生产过程中发生部分失效后，可以将未失效部分进行回收处理，只需用连接层进行连接新的左半体或右半体，就可以生产使用，继而简化生产制备过程，大大提高生产效率和成本。
在上述的一种用于气缸的U型接头中，所述左半体、右半体成分及其质量百分比为：C：0.40-0.60％、Cr：11.5-11.7％、Si:0.5-0.6％、Mn：1.8-2.0％、Ni：0.8-1.0％，余量为Fe及不可避免的杂质。
在上述的一种用于气缸的U型接头中，所述左半体、右半体成分及其质量百分比为：C：0.50-0.55％、Cr：11.5-11.6％、Si:0.5-0.55％、Mn：1.9-2.0％、Ni：0.9-1.0％、Re：0.2-0.3％，余量为Fe及不可避免的杂质。
碳是提高钢强度的有效元素，如果铁素体不锈钢中的碳含量过高，会造成脆性转变温度升高，裂纹缺口敏感性及晶间腐蚀敏感性大及焊后耐蚀性下降等。但一定的碳含量有利于保证钢铁材料的强度，同时有利于提高铸坯的等轴晶比例，本发明综合考虑了不锈钢的性能将碳含量控制在0.40-0.60％。
Si是较强的铁素体形成元素，一般铁素体不锈钢冶炼过程中采用Si作为脱氧剂，本钢种中Si可以减小高温下奥氏体相区的比例，使轧制和退火更易于进行，同时利用Si的固溶强化效果提高材料强度，利于后续加工。在本发明中，控制钢中Si的质量百分含量在0.5-0.6％之间，从而提高铁素体不锈钢的强度。
Cr是铁素体形成元素，主要作用就是提高不锈钢的耐蚀性和抗氧化性。Cr作为不锈钢耐腐蚀性、耐氧化性的重要元素，当含量低于10.0％时，得不到充分的耐氧化性；但铬含量过高时，一方面会增加成本，另一方面可加工性会变差。另一方面，Cr是在室温下将钢固溶强化、从而发生硬质化、低延性化的元素。本发明中，综合考虑不锈钢的性能与成本，将钢中的Cr含量控制11.5-11.7％％。
Mn是提高钢的强度的元素，并且还具有作为脱氧剂的作用。另外，Mn可以抑制由于含有Si而容易发生的氧化皮剥离。但是，Mn含量过高时，不仅氧化增量显著增加，而且容易在高温下生成γ相，耐热性降低。在本发明中，将钢中的Mn含量控制在1.8-2.0％。
一种上述用于气缸的U型接头制备方法，所述方法包括如下步骤：
S1：将左半体、右半体的连接面抛光，浸入无水乙醇中超声清洗，然后进行干燥处理；
S2：配置上述的先驱层原料，先将聚硅氮烷溶于四氢呋喃，然后加入二茂铁混合，再加入对甲硫酸混合促进凝胶化，然后在56-60℃、氮气氛围下搅拌6-8h，冷却、除杂后得到先驱体；
S3：将先驱体均匀涂抹至左半体、右半体连接面进行连接，再升温交联固化，然后在氩气中进行升温高温裂解，最后进行降温处理，得成品用于气缸的U型接头。
采用先驱体连接不锈钢，其与不锈钢基体间以化学键结合，先驱体中的Si-H官能团，通过引入交联基团，增加先驱体中的乙烯基基团，可以使先驱体更加容易固话，从而提高陶瓷产率。并且带有环状支架和高度支化网状结构的先驱体聚合物，有利于通过热解形成无极网络的陶瓷连接层。
在连接过程中，先驱体由无机物向无机陶瓷转化过程中有大量气体逸出，同时伴随着明显的质量损失和密度增长和体积収缩，导致在连接过程中连接内部及连接界面处会产生缺陷，从而降低连接强度，这时在连接过程中需要施加一定的轴向压力，使得连接层内部结构变得均匀致密。
在上述一种用于气缸的U型接头制备方法中，所述交联固化温度为210-250℃。在连接过程中当温度升至先驱体聚合物的交联温度后，应保持恒温1-1.2h，使聚合物能很好地完成交联固化反应，提高连接效果。
在上述一种用于气缸的U型接头制备方法中，所述高温裂解温度为850-950℃。当温度达到850-950℃时，先驱体聚合物开始由无机物向无机陶瓷转变，这时还没到本申请不锈钢熔点，可以完成交联固化。
在上述一种用于气缸的U型接头制备方法中，所述升温降温速率为2-4℃/min。控制升温降温的速率可以使先驱体聚合物的裂解反应更彻底，而且可以将接头的热残余应力降到最小。
作为优选，本发明首先以4℃/min的升温速率升温至先驱体的交联温度，恒温处理50min；再以3℃/min的升温速率升温至连接温度，保温90min，然后以3℃/min的速率冷却至室温。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过配制特定的组分和质量百分比的原料来提高U型接头的物理性能，通过利用先驱层连接左半体、右半体得到U型接头，先驱体与不锈钢基体间以化学键结合，能够达到良好的连接能力；通过左半体、右半体制备的U型接头，可以达到很好的回收效果，回收制备可以大大简化生产步骤，提高生产效率和降低成本。
附图说明
图1位实施例1用于气缸的U型接头结构示意图。
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：
S1：根据如下钢材质量百分比成分制得左半体、右半体：C：0.55％、Cr：11.5％、Si:0.5％、Mn：2.0％、Ni：1.0％、Re：0.2％，余量为Fe及不可避免的杂质；
S2：将左半体、右半体的连接面抛光，浸入无水乙醇中超声清洗，然后进行干燥处理；
S3：按照质量份数计称取原料：16份聚硅氮烷、95份四氢呋喃、5份二茂铁、2份甲苯硫酸。
先将聚硅氮烷溶于四氢呋喃，然后加入二茂铁混合，再加入对甲硫酸混合促进凝胶化，然后在58℃、氮气氛围下搅拌8h，冷却、除杂后得到先驱体；
S4：将先驱体均匀涂抹至左半体、右半体连接面连接两个半成品接头，再升温至230℃交联固化，然后在氩气中升温至900℃高温裂解，最后进行降温处理得成品用于气缸的U型接头。所述升温降温为以4℃/min的升温速率升温至先驱体的交联温度，恒温处理50min；再以3℃/min的升温速率升温至连接温度，保温90min，然后以3℃/min的速率冷却至室温。
实施例2：
S1：根据如下钢材质量百分比成分制得左半体、右半体：C：0.40％、Cr：11.5％、Si:0.5％、Mn：1.8％、Ni：0.8％、Re：0.1％，余量为Fe及不可避免的杂质。；
S2：将左半体、右半体的连接面抛光，浸入无水乙醇中超声清洗，然后进行干燥处理；
S3：按照质量份数计称取原料：15份聚硅氮烷、90份四氢呋喃、3份二茂铁、1份甲苯硫酸。
先将聚硅氮烷溶于四氢呋喃，然后加入二茂铁混合，再加入对甲硫酸混合促进凝胶化，然后在56℃、氮气氛围下搅拌6h，冷却、除杂后得到先驱体；
S4：将先驱体均匀涂抹至左半体、右半体连接面连接两个半成品接头，再升温至210℃交联固化，然后在氩气中升温至850℃高温裂解，最后进行降温处理得成品用于气缸的U型接头。所述升温降温为以4℃/min的升温速率升温至先驱体的交联温度，恒温处理50min；再以3℃/min的升温速率升温至连接温度，保温90min，然后以3℃/min的速率冷却至室温。
实施例3：
S1：根据如下钢材质量百分比成分制得左半体、右半体：C：0.60％、Cr：11.7％、Si:0.6％、Mn：2.0％、Ni：1.0％、Re：0.3％，余量为Fe及不可避免的杂质。；
S2：将左半体、右半体的连接面抛光，浸入无水乙醇中超声清洗，然后进行干燥处理；
S3：按照质量份数计称取原料：18份聚硅氮烷、100份四氢呋喃、10份二茂铁、3份甲苯硫酸。
先将聚硅氮烷溶于四氢呋喃，然后加入二茂铁混合，再加入对甲硫酸混合促进凝胶化，然后在60℃、氮气氛围下搅拌8h，冷却、除杂后得到先驱体；
S4：将先驱体均匀涂抹至左半体、右半体连接面连接两个半成品接头，再升温至250℃交联固化，然后在氩气中升温至950℃高温裂解，最后进行降温处理得成品用于气缸的U型接头。所述升温降温为以4℃/min的升温速率升温至先驱体的交联温度，恒温处理50min；再以3℃/min的升温速率升温至连接温度，保温90min，然后以3℃/min的速率冷却至室温。
实施例4：
与实施例1的区别，仅在于，交联固化温度为150℃。
实施例5：
与实施例1的区别，仅在于，交联固化温度为300℃。
实施例6：
与实施例1的区别，仅在于，高温裂解温度为750℃。
实施例 连接强度(MPa) 抗弯强度(MPa)
实施例1 121.1 115.3
实施例2 120.6 114.9
实施例3 120.5 115.9
实施例4 101.2 95.3
实施例5 109.8 93.2
实施例6 105.3 96.5
从上述结果可知，本发明通过配制特定的组分和质量百分比的原料来提高U型接头的物理性能，通过利用先驱层连接左半体、右半体得到U型接头，先驱体与不锈钢基体间以化学键结合，能够达到良好的连接能力；本发明通过左半体、右半体制备的U型接头，可以达到很好的回收效果，回收制备可以大大简化生产步骤，提高生产效率和降低成本。
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
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。

Claims (7)

1.一种用于气缸的U型接头，其特征在于，从左到右依次包括左半体、先驱层、右半体，先驱层原料按照质量份数计包括：15-18份聚硅氮烷、90-100份四氢呋喃、3-10份二茂铁、1-3份甲苯硫酸。
2.根据权利要求1所述的一种用于气缸的U型接头，其特征在于，所述左半体、右半体成分及其质量百分比为：C：0.40-0.60％、Cr：11.5-11.7％、Si:0.5-0.6％、Mn：1.8-2.0％、Ni：0.8-1.0％，余量为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于气缸的U型接头，其特征在于，所述左半体、右半体成分及其质量百分比为：C：0.50-0.55％、Cr：11.5-11.6％、Si:0.5-0.55％、Mn：1.9-2.0％、Ni：0.9-1.0％、Re：0.2-0.3％，余量为Fe及不可避免的杂质。
4.一种如权利要求1所述用于气缸的U型接头制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1：将左半体、右半体的连接面抛光，浸入无水乙醇中超声清洗，然后进行干燥处理；
S2：配置权利要求1所述的先驱层原料，先将聚硅氮烷溶于四氢呋喃，然后加入二茂铁混合，再加入对甲硫酸混合促进凝胶化，然后在56-60℃、氮气氛围下搅拌6-8h，冷却、除杂后得到先驱体；
S3：将先驱体均匀涂抹至左半体、右半体连接面进行连接，再升温交联固化，然后在氩气中进行升温高温裂解，最后进行降温处理，得成品用于气缸的U型接头。
5.根据权利要求4所述一种用于气缸的U型接头制备方法，其特征在于，所述交联固化温度为210-250℃。
6.根据权利要求4所述一种用于气缸的U型接头制备方法，其特征在于，所述高温裂解温度为850-950℃。
7.根据权利要求4所述的一种用于气缸的U型接头制备方法，其特征在于，所述升温降温速率为2-4℃/min。
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