CN113653859A - 铝合金压铸机用高温结构陶瓷料管的生产工艺 - Google Patents
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- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
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Abstract
本发明涉及铝合金压铸机用高温结构陶瓷料管的生产工艺,该工艺包括原料准备、研磨制浆、工件成型、生坯干燥、高温烧成、陶瓷内外圆加工、金属固定套安装、打码包装;所述原料准备中原料为氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氧化钙、氧化镁、氮化硼和氧化钇;将预混好的配合料和研磨球装入高速球磨机中;向高速球磨机中加入去离子水,研磨搅拌均匀后再加入助剂,研磨搅拌制得浆料;所述工件成型工艺为注浆法成型、注凝法成型、等静压成型工艺中的一种。该陶瓷材质大幅度地提高了料管的耐合金熔液的腐蚀性、耐磨性,满足了部分非超高压应用场景对料管的力学性能要求,该料管导热系数低,制造周期短,使用时无需额外使用冷却装置,维护成本低。
Description
技术领域
本发明属于铝合金铸造业技术领域,具体涉及铝合金压铸机用高温结构陶瓷料管的生产工艺。
背景技术
铝合金压铸机是将熔化精炼后的高温铝合金熔液快速加压注入模具,冷却后形成铝合金铸件的成型设备。目前70%的铝合金铸件是采用高压冷室压铸的方式生产的,生产过程中采用汤勺将冶炼完成的铝合金熔液自料管浇口浇入料管中,料管尾端的压射头在压射杆的推动下,通过慢速压射、快速压射和增压三个工艺过程,将料管中的熔液推入模具中,铝液快速在模具中冷却成型,压射头退回料管尾端重新开始下一个周期的作业。料管是铝合金高压冷室压铸机上使用的关键消耗部件,料管的使用寿命、性能稳定性等使用性能指标,决定性地影响着压铸机的作业效率和压铸件生产合格率。
目前,铝合金压铸机用的料管大多采用热作模具钢H13棒材加工制作的,其生产工艺包括棒材切割、电火花打孔、车床开粗、淬火、回火、内外加工后氮化处理;其中,棒材切割中由于热作模具钢H13棒材为实心棒材,强度高,加工困难,费时费力,原材料利用率仅45%—60%;淬火回火后材料消除内应力后其硬度仅能达到HRC 42~48;为了保证料管内径尺寸精度和表面光洁度要求,需要对淬火、回火过程中发生变形的粗加工工件进行研磨,研磨时间长,加工费用高;而热作模具钢H13材料的氮化工序,则耗时达3—5天,还大大增加了生产厂的装备投资和制造费用。经过了氮化处理后的料管表面硬度有所提高,使用寿命延长。但在长时间使用后,表面硬度会逐渐老化、疲劳失效,浇口部位长时间受合金熔液的化学腐蚀、磨损以及内表面受热不均导致变形造成料管损坏。
与高温陶瓷相比,H13金属料管有耐腐蚀性差、导热系数高、热态力学性能在高温状态的降幅大等缺点,造成铝合金高压冷室压铸机生产的压铸件夹渣普遍、压射时合金熔液的回流几率高、料管更换频繁且更换初期铸件废品率高以及铸件制造成本高等问题无法得到有效解决。随着可压铸的铝合金件应用领域越来越广泛,商用压铸机吨位越来越大,料管使用寿命越来越短,目前最大的压铸机吨位已经达到8000吨,对应料管的使用寿命只有几千模,需要频繁更换料管。
为了提高料管在大吨位压铸机上的使用寿命,有人尝试采用耐腐蚀性更好、热力学性能更优异的德国进口S1.2888耐热合金钢制作料管,通过实际试验证明,其使用寿命达到了H13料管的2~3倍,但该材质料管的制造成本却达到H13料管的近20倍,不具有实际应用价值。
发明内容
本发明解决的技术问题是:针对上述缺陷,本发明提供一种铝合金压铸机用高温结构陶瓷料管的生产工艺,大幅度地提高了料管的耐合金熔液的腐蚀性、耐磨性,满足非超高压应用场景对的料管的力学性能要求,该料管的导热系数小,制造成本低、生产周期短,使用时无需额外使用冷却装置,维护成本低。
本发明解决其技术问题采用的技术方案如下:铝合金压铸机用高温结构陶瓷料管的生产工艺,包括如下操作步骤:S1原料准备、S2研磨制浆、S3工件成型、S4生坯干燥、S5高温烧成、S6陶瓷内外圆加工、S7金属固定套安装、S8打码包装;
所述S1原料准备中准备的原料为氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氧化钙、氧化镁、氮化硼和氧化钇;
所述S2研磨制浆工艺中,将预混好的配合料和研磨球装入高速球磨机中,所述研磨球用量为配合料质量的30%~400%;向高速球磨机中加入所述配合料质量45~150%的去离子水,研磨搅拌均匀后再加入助剂,研磨搅拌制得浆料;
所述S3工件成型工艺为注浆法成型、注凝法成型、等静压成型工艺中的一种。
进一步的,所述S1原料准备中的氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氧化钙、氧化镁、氮化硼和氧化钇;原料组分质量百分比组成为65~97%的稳定氧化锆和单斜锆、3~36%的α-Al2O3微粉、1~12%的碳化硅微粉、1~6%的氮化硅微粉、2.7~4.6%的氧化钙微粉、2~3.8%的氧化镁微粉、0.2~7.5%的氮化硼微粉、0.3~2.1%的氧化钇微粉;
将前述原料分别加入均混机,预混10—45分钟形成配合料。
进一步的,所述S3工件成型采用注浆法或等静压成型工艺时,所述S2研磨制浆中的所述助剂由磷酸二轻铝或丙基羟甲基纤维素两者的一种和聚乙烯醇组成;所述配合料加入去离子水研磨搅拌均匀后加入配合料质量分数0.4~6%的聚乙烯醇、0.2~2%的磷酸二轻铝或丙基羟甲基纤维素,再加入30~400%的氧化锆研磨球;以200~400转/分的研磨速度研磨搅拌15—40分钟,即制得料浆;
所述S3工件成型采用注凝法成型工艺时,所述S2研磨制浆中的所述助剂包括丙烯酰胺单体、交联剂、分散剂和引发剂;所述配合料加入去离子水研磨搅拌均匀后加入丙烯酰胺单体、交联剂和分散剂,以200~400转/分的研磨速度研磨搅拌15—40分钟,然后加入引发剂,搅拌0.5—5分钟,即制得料浆。
更进一步的,所述S3工件成型采用等静压成型工艺时,所述S2研磨制浆得到的料浆还包括S2-1喷雾干燥造粒,将料浆装入喷雾造粒机储料罐中,设定风温150~300℃,进行喷雾干燥造粒,制得主要粒度尺寸为0.1~1.5mm的造粒料,合格造粒料含水量为0.5~1.1%;将所述合格造粒料密封在温度为25℃—35℃条件下困料24~36小时保存后进行S3工件成型操作。
进一步的,所述S3工件成型采用等静压成型工艺时,采用内芯为淬火钢、外模为硬橡胶或高弹性聚氨酯制成的组合模具为成型模具;称取合适重量的合格造粒料注入模具,使用高频垂直振动式振动台振动10-30秒,再将模具内的造粒料补充到合适高度,封模;将模具置入等静压力机高压缸中加压到60~250Mpa保持3—15分钟后泄压取出脱模;脱模的毛坯自然干燥20—48小时后进行S4生坯干燥操作;
所述S3工件成型采用注凝法成型工艺时,采用铝合金为成型模具,将铝合金制成的成型模具放置在真空箱中,将制得浆料在真空条件下搅拌15—60分钟,将真空处理后的料浆注入成型模具,然后将注模完成的成型模具放置在80~100℃温度的干燥箱中固化1.5-2小时,移出、脱模形成成型毛坯,所述成型毛坯养护后自然干燥,自然干燥20—48小时后进行S4生坯干燥操作;
所述S3工件成型采用注浆法成型工艺时,采用石膏模制成成型模具,将成型模具放置在真空箱中,将制得浆料在真空条件下搅拌15—60分钟,将真空处理后的料浆注入成型模具,然后将注模完成的成型模具放置在温度为20~35℃、相对湿度为65~85%的养生间中养生24~36小时,脱模形成成型毛坯;所述成型毛坯养护后自然干燥,自然干燥20—48小时后进行S4生坯干燥操作。
进一步的,所述S4生坯干燥的工艺中,最高烘干温度为240℃—275℃;其中从75℃升温至125℃、160℃升温至200℃两个升温区间的升温速度不高于2—5℃/小时;在最高烘干温度240℃—275℃保温4小时—10小时,生坯干燥总时间为42—48小时。
进一步的,所述S5高温烧成的工艺中,采用高温硅钼棒为发热体的高温箱式炉或隧道式高温窑烧成;所述高温箱式炉或隧道式高温窑最高烧成温度为1520~1780℃,升温速度控制在5-10℃/小时,最高温度下保温7小时—12小时;烧成后阶梯冷却,从最高温度降至1200℃时以及从900℃至常温两个梯段自然冷却,从1200℃降温至900℃时,降温速度不超过10℃/小时;当陶瓷毛坯降温至常温时从高温箱式炉或隧道式高温窑取出。
更进一步的,所述S5高温烧成的工艺中,在高温箱式炉或隧道式高温窑用于放置陶瓷毛坯的炉台上均匀铺敷5~10mm厚的0.2~1mm粒度的氧化锆砂,然后将经过所述S4生坯干燥后的陶瓷毛坯水平、稳实地放置在锆砂上;相邻陶瓷毛坯之间的间距不小于15mm;所述发热体与陶瓷毛坯之间的间距不小于15mm。
进一步的,所述S6陶瓷内外圆加工的工艺中,根据陶瓷料管设定的长度,采用金刚石切割机或车床进行烧成的陶瓷毛坯端头切割,切割时端面与陶瓷毛坯的中轴线垂直;采用金刚石车刀进行陶瓷内外圆粗加工,工件加工余量控制在0.1~0.2mm;继续使用高精度内外圆磨床对工件内外表面研磨精加工,研磨尺寸精度不超过±2丝;
所述S7金属固定套安装工艺中,将按照用户规定的料管安装尺寸,使用高强度模具钢加工制作的固定套,套装在陶瓷料管的规定位置上;
所述S8打码包装工艺中,将产品的生产管理号采用激光打码或其他可靠的方式打印在产品上,然后进行产品包装。
进一步的,所述陶瓷料管厚度为25~60mm。
本发明的有益效果是:
1、本申请制得的陶瓷料管,大幅度提高了料管的耐合金熔液的腐蚀性、耐磨性,满足了部分非超高压应用场景对料管的力学性能要求,提高了料管的使用寿命。其导热系数低、高温力学性能好,使用时无需额外配置冷却装置,使用成本费用低,料管生产周期短。
2、陶瓷料管为采用氧化锆、氧化铝、碳化硅、氧化镁、氧化钇、氮化硅等为原料制作的结构陶瓷材料,制成的陶瓷料管耐高温、耐腐蚀、耐磨性好,导热系数低,陶瓷料管的导热系数为现有H13材质金属材质的1/9~1/10,可以降低合金熔液的温度约30~50℃,节约能源、改善铸件质量、延长压铸模具寿命、降低换管初期铸件冷隔废品率;减少了合金熔液在料管中的热量损失,可以节约能源、实现半固态压铸、提高压铸件密度、强度、改善压铸件质量,提高压铸效率约25~40%。
3、该种高温结构陶瓷料管耐铝合金化学腐蚀性高,陶瓷料管在使用温度下几乎不与合金熔液发生化学反应,可以大幅度提高料管的使用寿命、杜绝料管材料对合金液的污染。
4、该种高温结构陶瓷料管高温力学性能好,热态不变形、硬度高、耐磨性好,其力学性能约为现有H13材质的1.6~2.7倍,且硬度与耐磨性基本不发生热衰减,使得压铸作业稳定性好,压射头加压推射时合金熔液不回流。
5、该种陶瓷料管使用时无需配置冷却设施,降低了使用维护成本;料管整体结构简单、制作成本低仅为现有H13材质金属材质的70~85%。
6、该种陶瓷料管生产周期短,陶瓷料管的生产周期约5~8天,比起传统的金属料管的19~23天减少约三分之二,能更好地满足客户的应急需要、降低其备件库存量。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
铝合金压铸机用高温结构陶瓷料管的生产工艺,包括如下操作步骤S1原料准备、S2研磨制浆、S3工件成型、S4生坯干燥、S5高温烧成、S6陶瓷内外圆加工、S7金属固定套安装、S8打码包装;
S1原料准备:
所述S1原料准备中准备的原料为氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氧化钙、氧化镁、氮化硼和氧化钇;前述原料组分质量百分比为65~97%的稳定氧化锆和单斜锆、3~36%的α-Al2O3微粉、1~12%的碳化硅微粉、1~6%的氮化硅微粉、2.7~4.6%的氧化钙微粉、2~3.8%的氧化镁微粉、0.2~7.5%的氮化硼微粉、0.3~2.1%的氧化钇微粉;所述稳定氧化锆的稳定度为60~80%;将前述原料分别加入均混机,预混10—45分钟形成配合料;优选的,选用67%的稳定氧化锆和单斜锆、13.8%的α-Al2O3微粉、8.0%的碳化硅微粉、5.2%的氮化硅微粉、2.7%的氧化钙微粉、2.1%的氧化镁微粉、0.8%的氮化硼微粉、0.4%的氧化钇微粉作为原料,使用均混机均混30分钟。
S2研磨制浆:
将预混好的配合料和研磨球装入高速球磨机中,所述研磨球用量为配合料质量的30%~400%;所述高速球磨机采用氧化锆工作衬;向高速球磨机中加入所述配合料质量45~150%的去离子水,研磨搅拌均匀后再加入助剂,以200~400转/分的研磨速度研磨搅拌,制得浆料;S3工件成型工艺为注浆法成型、注凝法成型、等静压成型工艺中的一种;
(1)当所述S3工件成型采用注浆法或等静压成型工艺时,所述S2研磨制浆中的所述助剂由磷酸二轻铝或丙基羟甲基纤维素两者的一种和聚乙烯醇组成;所述配合料加入去离子水研磨搅拌均匀后加入配合料质量分数0.4~6%的聚乙烯醇、0.2~2%的磷酸二轻铝或丙基羟甲基纤维素,再加入30~400%的氧化锆研磨球;以200~400转/分的研磨速度研磨搅拌15—40分钟,优选2.5Wt%的聚乙烯醇、0.7Wt%的磷酸二轻铝或丙基羟甲基纤维素,研磨搅拌30分钟,即制得料浆;
(2)所述S3工件成型采用注凝法成型工艺时,所述S2研磨制浆中的所述助剂包括丙烯酰胺单体、亚甲基双丙烯酰胺交联剂、JS281分散剂和过硫酸铵引发剂;所述配合料加入去离子水研磨搅拌均匀后加入丙烯酰胺单体、亚甲基双丙烯酰胺交联剂和JS281分散剂,以200~400转/分的研磨速度研磨搅拌15—40分钟,优选搅拌30分钟,然后加入过硫酸铵引发剂,搅拌0.5—5分钟,优选搅拌3分钟,即制得料浆。
S2-1喷雾干燥造粒:
当所述S3工件成型采用等静压成型工艺时,所述S2研磨制浆得到的料浆还包括S2-1喷雾干燥造粒,将料浆装入喷雾造粒机储料罐中,设定风温150~300℃,进行喷雾干燥造粒,制得主要粒度尺寸为0.1~1.5mm的造粒料,合格造粒料含水量为0.5~1.1%;将所述合格造粒料密封在温度为25℃—35℃条件下困料24~36小时后进行S3工件成型操作,优选困料温度为30±2℃。
S3工件成型:
S3工件成型工艺为注浆法成型、注凝法成型和等静压成型工艺中的一种;其中注浆法和注凝法成型为无压浇注成型,生产产品的体积密度比等静压成型的约低0.16~0.21g/cm3,且成型过程中容易形成气孔。
(1)所述S3工件成型采用等静压成型工艺时,采用内芯为20Gr、45#淬火钢、外模为为硬橡胶或高弹性聚氨酯制成的组合模具为成型模具;称取合适重量的合格造粒料注入模具,使用高频垂直振动式振动台振动10-30秒,再将模具内的造粒料补充到合适高度,封模;将模具置入等静压力机高压缸中加压到60~250Mpa保持3—15分钟后泄压取出脱模;脱模的毛坯自然干燥20—48小时后进行S4生坯干燥操作;
(2)所述S3工件成型采用注凝法成型工艺时,采用铝合金为成型模具,成型模具烧成收缩放尺设定5~10%;将铝合金制成的成型模具放置在真空箱中,将制得浆料在真空度不大于-90KPa条件下搅拌15—60分钟,优选搅拌20分钟,将真空处理后的料浆注入成型模具,然后将注模完成的成型模具放置在80~100℃温度的干燥箱中固化1.5-2小时,移出、脱模形成成型毛坯,所述成型毛坯养护后自然干燥,自然干燥20—48小时后进行S4生坯干燥操作;具体的,成型毛坯需在保持80~70%相对湿度的条件下养护8小时以上方可自然干燥,自然干燥24小时后,方可进行S4生坯干燥的强制干燥;
(3)所述S3工件成型采用注浆法成型工艺时,采用石膏模制成成型模具,成型模具烧成收缩放尺设定5~7%;将成型模具放置在真空箱中,将制得浆料在真空度不大于-90KPa条件下搅拌15—60分钟,优选搅拌30分钟,将真空处理后的料浆注入成型模具,然后将注模完成的成型模具放置在温度为20~35℃、相对湿度为65~85%的养生间中养生24~36小时,脱模形成成型毛坯;所述成型毛坯养护后自然干燥,自然干燥20—48小时后进行S4生坯干燥操作;具体的,需在保持80~70%相对湿度的条件下继续养护生24~36小时,方可自然干燥,自然干燥24小时后,方可进行S4生坯干燥的强制干燥。
S4生坯干燥:
所述S4生坯干燥操作中,使用电热鼓风干燥箱(窑)进行强制干燥;其最高烘干温度为240℃—275℃,优选最高烘干干燥温度为260℃;其中从75℃升温至125℃、160℃升温至200℃两个升温区间的升温速度不高于2—5℃/小时,优选升温速度不高于3℃/小时;在烘干温度240℃—275℃保温4小时—10小时,生坯干燥总时间为42—48小时,经干燥后陶瓷生坯水含量小于0.1%。
S5高温烧成:
所述S5高温烧成的工艺中,采用高温硅钼棒为发热体的高温箱式炉或隧道式高温窑烧成;高温箱式炉或隧道式高温窑用于放置陶瓷毛坯的平台上均匀铺敷5~10mm厚的0.2~1mm粒度的氧化锆砂,然后将经过所述S4生坯干燥后的陶瓷毛坯水平、稳实地放置在锆砂上;相邻陶瓷毛坯之间的间距不小于15mm;所述发热体与陶瓷毛坯之间的间距不小于15mm;优选相邻陶瓷毛坯之间的间距不小于30mm;所述发热体与陶瓷毛坯之间的间距不小于30mm;所述高温箱式炉或隧道式高温窑最高烧成温度为1520~1780℃,其温度根据陶瓷料管材料不同而不同;升温速度控制在5-10℃/小时,优选8℃/小时,最高温度下保温不小于7小时,最好保温时间不少于8小时;烧成后阶梯冷却,从最高温度降至1200℃时以及从900℃至常温两个梯段自然冷却,从1200℃降温至900℃时,降温速度不超过10℃/小时;当陶瓷毛坯降温至常温时从高温箱式炉或隧道式高温窑取出。
S6陶瓷内外圆加工:
所述S6陶瓷内外圆加工的工艺中,根据陶瓷料管设定的长度,采用金刚石切割机或车床进行烧成的陶瓷毛坯端头切割,切割时端面与陶瓷毛坯的中轴线垂直;采用金刚石车刀进行陶瓷内外圆粗加工,加工时使用金刚石车刀,控制较小的进刀量和走刀速度,以提高加工精度,工件加工余量控制在0.1~0.2mm;继续使用高精度内外圆磨床对工件内外表面研磨精加工,磨具使用金刚石材质制成,研磨尺寸精度不超过±2丝,加工后所述陶瓷料管厚度为25~60mm。
S7金属固定套安装:
为了将陶瓷料管安全可靠的安装在压铸机固定大板上,需要在陶瓷料管上安装带有安装法兰的金属固定套。按用户料管安装尺寸要求设计加工金属固定套。金属固定套使用高强度模具钢加工,固定套内孔应进行精加工研磨,固定套与陶瓷料管的配合尺寸精度应小于0.05mm。将陶瓷料管与金属固定套紧配合地安装在一起。
S8打码包装:
将陶瓷料管的生产管理号采用激光打码或其他可靠的方式打印在陶瓷料管规定的位置上,然后进行陶瓷料管的包装
经检测,经上述陶瓷料管的生产工艺得到的陶瓷料管性能指标如下:弯曲强度不小于600Mpa,断裂韧性大于7MpaM1/2,硬度不小于HRC80,热震稳定性(700℃风冷不裂纹)不低于40次,体积密度不小于4.8g/cm3,显气孔率不大于12%。所列示的产品性能指标,为多次抽样检测规范值,在产品相关性能指标低于上述指标值时,某些用户的实物使用要求同样可以被满足。
本产品,在学界和装备制造行业通常称作“压室,熔杯”,铝合金压铸生产经营企业通常称作“料管,料筒,料槽”等,本发明中统称为“料管”,无论使用哪个称呼,均不能改变本发明产品的根本属性和特性。
该高温结构陶瓷材质的使用,大幅度地提高了料管的耐合金熔液的腐蚀性、耐磨性,从而提高料管的使用寿命。在压铸机设定增压压力不是特别高的场合,其抗张强度完全能够满足使用工况下的力学要求;陶瓷料管的导热系数为2.2~3.1W/m.k,只有H13导热系数28.8W/m.k的10%左右,可以大幅度降低合金熔液的给料温度,节约能源、改善铸件质量、延长压铸模具寿命、降低换管初期铸件冷隔废品率;陶瓷料管的制造周期短,能减少用户备货量、满足用户的应急要求;使用时无需使用冷却装置,降低了用户的使用维护成本。
除此以外,陶瓷料管还可以使用重结晶碳化硅、氮化硅结合碳化硅等结构陶瓷制作,耐高温、耐腐蚀、耐磨性好,但其缺点是导热系数很高;也可以使用氧化锆增韧的氧化铝陶瓷制作,导热系数约为本发明材质的1.5~2倍,主要缺陷是耐腐蚀性差。研磨制浆工艺中可以使用轮碾式混料机或变频高速混合造粒机进行半干法混料,但用于成型使用的泥料的均匀性相对较差,导致陶瓷料管质量均匀性差、寿命不稳定。高温烧成工艺还可以使用燃气高温炉(窑)烧成,缺点是炉内温度均匀性稍差。也可以采用真空或气氛(充入惰性气体)炉烧成,同样可以满足烧成要求,但烧成设备的配置成本和使用成本高得多。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.铝合金压铸机用高温结构陶瓷料管的生产工艺,其特征在于,包括如下操作步骤:S1原料准备、S2研磨制浆、S3工件成型、S4生坯干燥、S5高温烧成、S6陶瓷内外圆加工、S7金属固定套安装、S8打码包装;
所述S1原料准备中准备的原料为氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氧化钙、氧化镁、氮化硼和氧化钇;
所述S2研磨制浆工艺中,将预混好的配合料和研磨球装入高速球磨机中,所述研磨球用量为配合料质量的30%~400%;向高速球磨机中加入所述配合料质量45~150%的去离子水,研磨搅拌均匀后再加入助剂,研磨搅拌制得浆料;
所述S3工件成型工艺为注浆法成型、注凝法成型、等静压成型工艺中的一种。
2.根据权利要求1所述的铝合金压铸机用高温结构陶瓷料管的生产工艺,其特征在于:所述S1原料准备中的氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氧化钙、氧化镁、氮化硼和氧化钇原料组分质量百分比组成为65~97%的稳定氧化锆和单斜锆、3~36%的α-Al2O3微粉、1~12%的碳化硅微粉、1~6%的氮化硅微粉、2.7~4.6%的氧化钙微粉、2~3.8%的氧化镁微粉、0.2~7.5%的氮化硼微粉、0.3~2.1%的氧化钇微粉;
将前述原料分别加入均混机,预混10—45分钟形成配合料。
3.根据权利要求1所述的铝合金压铸机用高温结构陶瓷料管的生产工艺,其特征在于:所述S3工件成型采用注浆法和等静压成型工艺时,所述S2研磨制浆中的所述助剂由磷酸二轻铝或丙基羟甲基纤维素两者的一种和聚乙烯醇组成;所述配合料加入去离子水研磨搅拌均匀后加入配合料质量分数0.4~6%的聚乙烯醇、0.2~2%的磷酸二轻铝或丙基羟甲基纤维素,再加入30~400%的氧化锆研磨球;以200~400转/分的研磨速度研磨搅拌15—40分钟,即制得料浆;
所述S3工件成型采用注凝法成型工艺时,所述S2研磨制浆中的所述助剂包括丙烯酰胺单体、交联剂、分散剂和引发剂;所述配合料加入去离子水研磨搅拌均匀后加入丙烯酰胺单体、交联剂和分散剂,以200~400转/分的研磨速度研磨搅拌15—40分钟,然后加入引发剂,搅拌0.5—5分钟,即制得料浆。
4.根据权利要求3所述的铝合金压铸机用高温结构陶瓷料管的生产工艺,其特征在于:所述S3工件成型采用等静压成型工艺时,所述S2研磨制浆得到的料浆还包括S2-1喷雾干燥造粒,将料浆装入喷雾造粒机储料罐中,设定风温150~300℃,进行喷雾干燥造粒,制得主要粒度尺寸为0.1~1.5mm的造粒料,合格造粒料含水量为0.5~1.1%;将所述合格造粒料密封在温度为25℃—35℃条件下,困料24~36小时后进行S3工件成型操作。
5.根据权利要求1所述的铝合金压铸机用高温结构陶瓷料管的生产工艺,其特征在于:
所述S3工件成型采用等静压成型工艺时,采用内芯为淬火钢、外模为硬橡胶或高弹性聚氨酯制成的组合模具为成型模具;称取合适重量的合格造粒料注入模具,使用高频垂直振动式振动台振动10-30秒,再将模具内的造粒料补充到合适高度,封模;将模具置入等静压力机高压缸中加压到60~250Mpa保持3—15分钟后泄压取出脱模;脱模的毛坯自然干燥20—48小时后进行S4生坯干燥操作;
所述S3工件成型采用注凝法成型工艺时,采用铝合金为成型模具,将铝合金制成的成型模具放置在真空箱中,将制得浆料在真空条件下搅拌15—60分钟,将真空处理后的料浆注入成型模具,然后将注模完成的成型模具放置在80~100℃温度的干燥箱中固化1.5-2小时,移出、脱模形成成型毛坯,所述成型毛坯养护后自然干燥,自然干燥20—48小时后进行S4生坯干燥操作;
所述S3工件成型采用注浆法成型工艺时,采用石膏模制成成型模具,将成型模具放置在真空箱中,将制得浆料在真空条件下搅拌15—60分钟,将真空处理后的料浆注入成型模具,然后将注模完成的成型模具放置在温度为20~35℃、相对湿度为65~85%的养生间中养生24~36小时,脱模形成成型毛坯;所述成型毛坯养护后自然干燥,自然干燥20—48小时后进行S4生坯干燥操作。
6.根据权利要求1所述的铝合金压铸机用高温结构陶瓷料管的生产工艺,其特征在于:所述S4生坯干燥的工艺中,最高烘干温度为240℃—275℃;其中从75℃升温至125℃、160℃升温至200℃两个升温区间的升温速度不高于2—5℃/小时;在最高烘干温度240℃—275℃保温4小时—10小时,生坯干燥总时间为42—48小时。
7.根据权利要求1所述的铝合金压铸机用高温结构陶瓷料管的生产工艺,其特征在于:所述S5高温烧成的工艺中,采用高温硅钼棒为发热体的高温箱式炉或隧道式高温窑烧成;所述高温箱式炉或隧道式高温窑最高烧成温度为1520~1780℃,升温速度控制在5-10℃/小时,最高温度下保温7小时—12小时;烧成后阶梯冷却,从最高温度降至1200℃时以及从900℃至常温两个梯段自然冷却,从1200℃降温至900℃时,降温速度不超过10℃/小时;当陶瓷毛坯降温至常温时从高温箱式炉或隧道式高温窑取出。
8.根据权利要求7所述的铝合金压铸机用高温结构陶瓷料管的生产工艺,其特征在于:所述S5高温烧成的工艺中,在高温箱式炉或隧道式高温窑用于放置陶瓷毛坯的炉台上均匀铺敷5~10mm厚的0.2~1mm粒度的氧化锆砂,然后将经过所述S4生坯干燥后的陶瓷毛坯水平、稳实地放置在锆砂上;相邻陶瓷毛坯之间的间距不小于15mm;所述发热体与陶瓷毛坯之间的间距不小于15mm。
9.根据权利要求1所述的铝合金压铸机用高温结构陶瓷料管的生产工艺,其特征在于:所述S6陶瓷内外圆加工的工艺中,根据陶瓷料管设定的长度,采用金刚石切割机或车床进行烧成的陶瓷毛坯端头切割,切割时端面与陶瓷毛坯的中轴线垂直;采用金刚石车刀进行陶瓷内外圆粗加工,工件加工余量控制在0.1~0.2mm;继续使用高精度内外圆磨床对工件内外表面研磨精加工,研磨尺寸精度不超过±2丝;
所述S7金属固定套安装工艺中,将按照用户规定的料管安装尺寸,使用高强度模具钢加工制作的固定套,套装在陶瓷料管的规定位置上;
所述S8打码包装工艺中,将产品的生产管理号采用激光打码或其他可靠的方式打印在产品上,然后进行产品包装。
10.根据权利要求1所述的铝合金压铸机用高温结构陶瓷料管的生产工艺,其特征在于:所述陶瓷料管厚度为25~60mm。
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