CN114853452B - 一种陶瓷-弹簧隔振器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种陶瓷‑弹簧隔振器及其制备方法。其技术方案是：所述陶瓷‑弹簧隔振器是在隔振器上压盖(1)和隔振器下压盖(3)之间装有圆柱形压缩弹簧(2)。隔振器上压盖(1)或隔振器下压盖(3)的制备方法是：以70～80wt％铝矾土细粉、10～15wt％的钾长石和10～15wt％的白云石细粉为原料，球磨，再加入原料4～6wt％的去离子水，混合，困料；分别装入隔振器上压盖(1)或隔振器下压盖(3)的专用模具中，机压成型，干燥；最后置于高温炉中升温至1350～1400℃，保温2～3h，随炉冷却至室温，制得隔振器上压盖(1)和隔振器下压盖(3)。本发明生产成本低，所制备的陶瓷‑弹簧隔振器承载力高、耐腐蚀性和耐磨性较强，使用寿命长且对环境友好。

Description

一种陶瓷-弹簧隔振器及其制备方法
技术领域
本发明属于隔振器技术领域。具体涉及一种陶瓷-弹簧隔振器及其制备方法。
背景技术
隔振器是降低振动的有效部件之一，目前使用的隔振器主要是钢弹簧隔振器和橡胶隔振器。橡胶隔振器具有较好的减振降噪特性，且得到了广泛运用，但却难以避免橡胶材料固有的缺点：承载力较小、使用寿命短、耐磨损、耐腐性差和废弃材料对环境污染严重等问题(刘宇航.基于金属螺旋弹簧的大承载隔振器设计及样件试验[D]，成都：西南交通大学,2020)，因此橡胶隔振器在航天军事、精密仪器、动力机械等许多领域已被其它种类隔振器逐渐取代。
近年来，钢弹簧隔振器的已在博物馆、医院和研究所等对减振效果要求很高的区域得到应用，且在结构方面进行了改进，如“一种用于浮置道床板的钢弹簧隔振器预埋外筒”(CN 202023241687.8)专利技术，通过改变钢弹簧隔振器的结构，解决了以前钢弹簧隔振器系统损坏后不易更换的问题。但是钢弹簧隔振器整体造价过高，不适合大范围使用(李永朋.钢弹簧隔振器参数变化对结构谐响应影响的研究[D]，青岛：山东科技大学,2016)。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种生产成本低的陶瓷-弹簧隔振器的制备方法，用该方法制备的陶瓷-弹簧隔振器不仅具有优异的承载力、耐腐蚀性和耐磨性，且使用寿命长和环境友好。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
所述陶瓷-弹簧隔振器是在由隔振器上压盖和隔振器下压盖之间装有圆柱形压缩弹簧；隔振器上压盖是由上圆盘、中圆盘和圆柱体组成的同中心线的整体，中圆盘的外径与圆柱形压缩弹簧内径的公称尺寸相同；隔振器下压盖是由下圆盘和空心圆柱体组成的同中心线的整体，空心圆柱体的上端面沿轴线方向朝下中心对称地设有四个矩形豁口，空心圆柱体的外径与中圆盘外径相同，空心圆柱体的内径与圆柱体外径的公称尺寸相同，上圆盘和下圆盘几何尺寸相同。
隔振器上压盖的制备方法是：以70～80wt％铝矾土细粉、10～15wt％的钾长石和10～15wt％的白云石细粉为原料，将所述原料于球磨机中混合2～3h，再向球磨机中加入所述原料4～6wt％的去离子水，继续混合2～3h，困料20～24h；然后装入专用模具中，在10～20MPa的条件下成型，于90～115℃条件下干燥22～24h，得到生坯；最后将所述生坯置于高温炉中，在空气气氛中，以4～5℃·min-1的速率升温至1350～1400℃，保温2～3h，随炉冷却至室温，制得隔振器上压盖。所述专用模具是指用于隔振器上压盖成型的模具。
隔振器下压盖的制备方法是：除专用模具为用于隔振器下压盖成型的模具外，制备方法同隔振器上压盖的制备方法。
所述铝矾土微粉的化学成分是：Al2O3≥70.18wt％，SiO2≥10.26wt％；所述铝矾土微粉的粒度≤0.045mm。
所述钾长石微粉的化学成分是：SiO2≥60.26wt％，Al2O3≥16.06wt％；所述钾长石微粉的粒度≤0.075mm。
所述白云石微粉的化学成分是：CaO≥24.75wt％，MgO≥18.25wt％，SiO2≥14.70wt％；所述白云石微粉的粒度≤0.075mm。
所述球磨机中的球料质量比为3～4∶1。
由于采用上述技术方案是，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本发明使用天然矿物原料铝矾土、钾长石和白云石制备陶瓷-弹簧隔振器中的隔振器上压盖和隔振器下压盖，即能提高矿物原料的利用率，又能有效降低陶瓷-弹簧隔振器的生产成本。
2、本发明制备的隔振器上压盖和隔振器下压盖中含有高强度的莫来石和刚玉物相，能显著提高隔振器上压盖和隔振器下压盖承载力，进而提高了陶瓷-弹簧隔振器的使用效果和工作寿命。
3、本发明在隔振器下压盖的空心圆柱体的上端面沿轴线方向朝下中心对称地设有四个矩形豁口，能在隔振器上盖圆柱压进空心圆柱体时，既能辅助于减震又能排出腔内的空气，避免产生安全问题，隔振效果好。
4、本发明利用隔振器上压盖和隔振器下压盖因其含有的莫来石和刚玉物相具有耐腐蚀和耐磨损的性能，所制备的陶瓷-弹簧隔振器能有效地抵抗恶劣气候和恶劣工作环境对隔振器的腐蚀，不仅提升隔振器的使用寿命且能适应不同的工作环境。
5、本发明利用陶瓷材料无毒无害的特点，且损坏后可再次利用，降低了陶瓷-弹簧隔振器对环境的污染程度。
因此，本发明生产成本低，所制备的陶瓷-弹簧隔振器承载力高、耐腐蚀性和耐磨性较强，使用寿命长且对环境友好。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图；
图2是图1所示隔振器上压盖1的结构示意图；
图3是图1所示隔振器下压盖2的结构示意图；
图4是本发明的一种使用状态示意图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
本具体实施方式中：
所述铝矾土微粉的化学成分是：Al2O3≥70.18wt％，SiO2≥10.26wt％；所述铝矾土微粉的粒度≤0.045mm。
所述钾长石微粉的化学成分是：SiO2≥60.26wt％，Al2O3≥16.06wt％；所述钾长石微粉的粒度≤0.075mm。
所述白云石微粉的化学成分是：CaO≥24.75wt％，MgO≥18.25wt％，SiO2≥14.70wt％；所述白云石微粉的粒度≤0.075mm。
所述铝矾土微粉的化学成分是：Al2O3≥70.18wt％，SiO2≥10.26wt％；所述铝矾土微粉的粒度≤0.045mm。
所述钾长石微粉的化学成分是：SiO2≥60.26wt％，Al2O3≥16.06wt％；所述钾长石微粉的粒度≤0.075mm。
所述白云石微粉的化学成分是：CaO≥24.75wt％，MgO≥18.25wt％，SiO2≥14.70wt％；所述白云石微粉的粒度≤0.075mm。
所述圆柱形压缩弹簧2是采用国家标准GB/T 23935-2009制作。
实施例中不再赘述。
实施例1
一种陶瓷-弹簧隔振器及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
所述陶瓷-弹簧隔振器的结构如图1～图3所示，在由隔振器上压盖1和隔振器下压盖3之间装有圆柱形压缩弹簧2。隔振器上压盖1是由上圆盘4、中圆盘5和圆柱体6组成的同中心线的整体，中圆盘5的外径与圆柱形压缩弹簧2内径的公称尺寸相同；隔振器下压盖3是由下圆盘9和空心圆柱体7组成的同中心线的整体，空心圆柱体7的上端面沿轴线方向朝下中心对称地设有四个矩形豁口8，空心圆柱体7的外径与中圆盘5外径相同，空心圆柱体7的内径与圆柱体6外径的公称尺寸相同，上圆盘4和下圆盘9几何尺寸相同。
隔振器上压盖1的制备方法是：以80wt％铝矾土细粉、10wt％的钾长石和10wt％的白云石细粉为原料，将所述原料于球磨机中混合2h，再向球磨机中加入所述原料4wt％的去离子水，继续混合2h，困料20h；然后装入专用模具中，在10MPa的条件下成型，于90℃条件下干燥22h，得到生坯；最后将所述生坯置于高温炉中，在空气气氛中，以4℃·min-1的速率升温至1350℃，保温2h，随炉冷却至室温，制得隔振器上压盖1。所述专用模具是指用于隔振器上压盖1成型的模具。
所述球磨机中的球料质量比为3∶1。
隔振器下压盖3的制备方法是：除专用模具为用于隔振器下压盖3成型的模具外，制备方法同隔振器上压盖1的制备方法。
实施例2
一种陶瓷-弹簧隔振器及其制备方法。除隔振器上压盖1的制备方法外，其余同实施例1：
以75wt％铝矾土细粉、12wt％的钾长石和13wt％的白云石细粉为原料，将所述原料于球磨机中混合2.5h，再向球磨机中加入所述原料5wt％的去离子水，继续混合2.5h，困料22h；然后装入专用模具中，在15MPa的条件下成型，于100℃条件下干燥23h，得到生坯；最后将所述生坯置于高温炉中，于空气气氛中以4.5℃·min-1的速率升温至1380℃，保温2.5h，随炉冷却至室温，制得隔振器上压盖1。所述专用模具是指用于隔振器上压盖1成型的模具。
所述球磨机中的球料质量比为3.5∶1。
隔振器下压盖3的制备方法是：除专用模具为用于隔振器下压盖3成型的模具外，制备方法同隔振器上压盖1的制备方法。
实施例3
一种陶瓷-弹簧隔振器及其制备方法。除隔振器上压盖1的制备方法外，其余同实施例1：
以70wt％铝矾土细粉、15wt％的钾长石和15wt％的白云石细粉为原料，将所述原料于球磨机中混合3h，再向球磨机中加入所述原料6wt％的去离子水，继续混合3h，困料24h；然后装入专用模具中，在20MPa的条件下成型，于115℃条件下干燥24h，得到生坯；最后将所述生坯置于高温炉中，于空气气氛中以5℃·min-1的速率升温至1400℃，保温3h，随炉冷却至室温，制得隔振器上压盖1。所述专用模具是指用于隔振器上压盖1成型的模具。
隔振器下压盖3的制备方法是：除专用模具为用于隔振器下压盖3成型的模具外，制备方法同隔振器上压盖1的制备方法。
所述球磨机中的球料质量比为4∶1。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本具体实施方式使用天然矿物原料铝矾土、钾长石和白云石，所制备陶瓷-弹簧隔振器如图1～图3所示，其中的隔振器上压盖1和隔振器下压盖3即能提高矿物原料的利用率，又能有效降低陶瓷-弹簧隔振器的生产成本。
2、本具体实施方式制备的隔振器上压盖1和隔振器下压盖3中含有高强度的莫来石和刚玉物相，能显著提高隔振器上压盖1和隔振器下压盖3承载力，进而提高了陶瓷-弹簧隔振器的使用效果和工作寿命。
3、本具体实施方式在隔振器下压盖3的空心圆柱体7的上端面沿轴线方向朝下中心对称地设有四个矩形豁口8，能在隔振器上盖圆柱5压进空心圆柱体7时，既能辅助于减震又能排出腔内的空气，避免产生安全问题，隔振效果好。
4、本具体实施方式利用隔振器上压盖1和隔振器下压盖3因其含有的莫来石和刚玉物相具有耐腐蚀和耐磨损的性能，所制备的陶瓷-弹簧隔振器10应用于如图4所示的轨道交通浮置板减振系统11中，能有效地抵抗恶劣气候和恶劣工作环境对隔振器的腐蚀，不仅提升隔振器的使用寿命且能适应不同的工作环境。
5、本具体实施方式制备的利用陶瓷材料无毒无害的特点，且损坏后可再次利用，降低了陶瓷-弹簧隔振器对环境的污染程度。
因此，本具体实施方式生产成本低，所制备的陶瓷-弹簧隔振器承载力高、耐腐蚀性和耐磨性较强，使用寿命长且对环境友好。

Claims (6)

1.一种陶瓷-弹簧隔振器的制备方法，其特征在于：所述陶瓷-弹簧隔振器是在由隔振器上压盖(1)和隔振器下压盖(3)之间装有圆柱形压缩弹簧(2)；隔振器上压盖(1)是由上圆盘(4)、中圆盘(5)和圆柱体(6)组成的同中心线的整体，中圆盘(5)的外径与圆柱形压缩弹簧(2)内径的公称尺寸相同；隔振器下压盖(3)是由下圆盘(9)和空心圆柱体(7)组成的同中心线的整体，空心圆柱体(7)的上端面沿轴线方向朝下中心对称地设有四个矩形豁口(8)，空心圆柱体(7)的外径与中圆盘(5)外径相同，空心圆柱体(7)的内径与圆柱体(6)外径的公称尺寸相同，上圆盘(4)和下圆盘(9)几何尺寸相同；
隔振器上压盖(1)的制备方法是：以70～80wt％铝矾土细粉、10～15wt％的钾长石和10～15wt％的白云石细粉为原料，将所述原料于球磨机中混合2～3h，再向球磨机中加入所述原料4～6wt％的去离子水，继续混合2～3h，困料20～24h，然后装入专用模具中，在10～20MPa的条件下成型，于90～115℃条件下干燥22～24h，得到生坯；最后将所述生坯置于高温炉中，在空气气氛中，4～5℃·min-1的速率升温至1350～1400℃，保温2～3h，随炉冷却至室温，制得隔振器上压盖(1)；所述专用模具是指用于隔振器上压盖(1)成型的模具；
隔振器下压盖(3)的制备方法是：除专用模具为用于隔振器下压盖(3)成型的模具外，制备方法同隔振器上压盖(1)的制备方法。
2.根据权利要求1所述陶瓷-弹簧隔振器的制备方法，其特征在于所述铝矾土细粉的化学成分是：Al2O3≥70.18wt％，SiO2≥10.26wt％；所述铝矾土细粉的粒度≤0.045mm。
3.根据权利要求1所述陶瓷-弹簧隔振器的制备方法，其特征在于所述钾长石的化学成分是：SiO2≥60.26wt％，Al2O3≥16.06wt％；所述钾长石的粒度≤0.075mm。
4.根据权利要求1所述陶瓷-弹簧隔振器的制备方法，其特征在于所述白云石细粉的化学成分是：CaO≥24.75wt％，MgO≥18.25wt％，SiO2≥14.70wt％；所述白云石细粉的粒度≤0.075mm。
5.根据权利要求1所述陶瓷-弹簧隔振器的制备方法，其特征在于所述球磨机中的球料质量比为3～4∶1。
6.一种陶瓷-弹簧隔振器，其特征在于所述陶瓷-弹簧隔振器是根据权利要求1～5项中任一项所述的陶瓷-弹簧隔振器的制备方法所制备的陶瓷-弹簧隔振器。
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