CN1546254A

CN1546254A - 高强度锌铝合金圆锥齿轮液态模锻成形技术和用途

Info

Publication number: CN1546254A
Application number: CNA2003101092110A
Authority: CN
Inventors: 徐纪平
Original assignee: Shanghai University of Engineering Science
Current assignee: Shanghai University of Engineering Science
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2004-11-17

Abstract

本发明涉及一种高强度锌铝合金圆锥齿轮液态模锻成型技术，属加工制造业工程材料领域。由Al、Cu、Mg、Zn组成，其中含Al为22～27％、含Cu为1.2～1.9％、含Mg为0.02～0.05％、含Zn为71.05～76.78％。工艺方法为液态模锻，又称挤压铸造，将液态金属浇入模具型腔，在高压作用下成型、结晶、凝固。本发明同现有技术相比，材料结构合理，采用液态模锻工艺，高强度锌铝合金材料加工制成的圆锥齿轮组织致密、晶粒细小、强化相分布均匀，强度、硬度高，耐磨性能好，使用寿命长。锌铝合金的高阻尼特性可使齿轮传动平稳、噪音低、抗振性能好。其无火花性可使齿轮安全用于油田、煤矿、天然气等危险场合的机械上，高强度锌铝合金可广泛应用于机械、汽车、仪表等工业，具有广阔的市场前景。

Description

高强度锌铝合金圆锥齿轮液态模锻成形技术和用途

〔技术领域〕

本发明涉及一种高强度锌铝合金圆锥齿轮液态模锻成形技术，属加工制造业工程材料领域。

〔背景技术〕

圆锥齿轮成形一般采用锻造圆锥齿轮毛坯——切削加工成形或铸造圆锥齿轮毛坯——切削加工成形的方法。但锻造加工效率较低，加工成本较高。铸造加工则齿轮致密度低，强度、硬度低，塑性、韧性差，齿轮使用寿命低，不能满足重载运转的要求。

〔发明内容〕

本发明的目的是利用一种新型的工程材料高强度锌铝合金，采用液态模锻将液态金属浇入模具型腔，在高压作用下成形、结晶凝固，获得外表轮廓清晰、精度高，内部组织致密、力学性能好的液态模锻件，如齿轮、蜗轮、轴套、轴瓦、导套、滑块等耐磨零件，制造成本低，使用寿命长，取得良好的效果。

为实现上述目的，采用一种高强度锌铝合金圆锥齿轮液态模锻成形技术，由Al、Cu、Mg、Zn组成，其中含Al为22～27％、含Cu为1.2～1.9％、含Mg为0.02～0.05％、含Zn为71.05～76.78％。工艺方法为液态模锻，又称挤压铸造，将液态金属浇入模具型腔，在高压作用下成形、结晶、凝固。生产高强度锌铝合金圆锥齿轮模锻工艺过程为：高强度锌铝合金熔炼，模具清理，预热——打开模具，定量浇注——合模，加压成形——保压，直至液态金属在高压下完全凝固——卸压，开模取件，获得的液态模锻高强度锌铝合金圆锥齿轮力学性能接近甚至达到模锻件水平，齿轮轮齿部分基本不用加工，只需在齿轮安装配合处作切削加工即可，高压下结晶，减小了表面凝固层与型腔壁之间的间隙，加快热传导和冷却速度，细化晶粒，高压冷却作用随着上模的压下会产生少量的塑性变形，晶粒不易长大，未凝固的液态金属可通过晶粒间隙进行补缩，消除显微缩松、成分偏析等铸造缺陷，强化相分布均匀。高强度锌铝合金圆锥液态模锻模具，安装在三梁四柱通用液压机上，模具的上模成型部分为分开的上模镶块和型芯，之间用弹压板、弹簧、卸料螺钉连接。这种技术对本专业的人来说是比较清楚的。

本发明同现有技术相比，材料结构合理，采用液态模锻工艺，高强度锌铝合金材料加工制成的圆锥齿轮组织致密、晶粒细小、强化相分布均匀，强度、硬度高，耐磨性能好，使用寿命长。锌铝合金的高阻尼特性可使齿轮传动平稳、噪音低、抗振性能好。其无火花性可使齿轮安全用于油田、煤矿、天然气等危险场合的机械上，高强度锌铝合金可广泛应用于机械、汽车、仪表等工业，具有广阔的市场前景。

〔附图说明〕

图1是高强度锌铝合金圆锥齿轮产品图。

图2是高强度锌铝合金圆锥齿轮液态模锻件图。

图3是高强度锌铝合金圆锥齿轮液态模锻模具结构图。

图4是液态模锻浇注，成形工艺时的结构图。

图5是液态模锻开模取件时的结构图。

把图3作为本发明的摘要附图。

图中：上模板(1)垫板(2)型芯固定板(3)型芯(4)弹压板(5)上模镶块(6)弹簧(7)卸料螺钉(8)导套(9)导柱(10)下模套(11)下模(12)下模镶块(13)下模板(14)顶杆(15)

下面结合实施例附图进一步说明。

如图3所示，加压时，上模镶块6先与液态金属接触，使之初始成形，随着活动横梁的下降，型芯4逐步插入，进一步压实、补缩，直至液态金属在高压下完全凝固。高强度锌铝合金圆锥齿轮液态模锻成形后，液压机活动横梁带动上模部分上升到一定高度，如图5液压机下顶缸带动顶杆顶出圆锥齿轮液态模锻件，如将上模镶块6下模12和下模镶块13拆卸或替换成其它形状模具可获得圆柱齿轮或其它零件。

〔具体实施方式〕

实施例1

1、高强度锌铝合金ZA22由21-23％的Al、1.1-1.3％的Cu、0.01-0.03％的Mg和其余为Zn组成，其力学性能为σ_b＝425Mpa、135HB、δ＝20％。

高强度锌铝合金圆锥齿轮液态模锻工艺参数如下：

合金浇注温度为500-620℃。

模具预热温度为180-250℃。

保压单位压力为80～120Mpa；液态模锻单位压力为50～120Mpa。

保压时间：根据液态模锻件壁厚取0.5～1.2s/mm。

实施例2

高强度锌铝合金ZA27由26-28％的Al、1.8-2.0％的Cu、0.04-0.06％的Mg和其余为Zn组成，其力学性能为σb＝478Mpa、142HB、δ＝19.6％。

高强度锌铝合金锥齿轮液态模锻工艺参数如下：

合金浇注温度：500-620℃。

模具预热温度：180-250℃。

保压单位压力：80～120Mpa；液态模锻单位压力：50～120Mpa。

保压时间：根据液态模锻件壁厚取0.5～1.2s/mm。

Claims

1、一种高强度锌铝合金材料，包括Al等原料，其特征在于由Al、Cu、Mg、Zn组成，其中含Al为22～27％、含Cu为1.2～1.9％、含Mg为0.02～0.05％、含Zn为71.05～76.78％。

2、如专利要求1所述的，一种高强度锌铝合金材料，其特征在于高强度锌铝合金材料ZA22由21-23％的Al、1.1-1.3％的Cu、0.01-0.03％的Mg和其余为Zn组成，其力学性能为σ_b＝425Mpa、135HB、δ＝20％。

3、如专利要求1所述的，一种高强度锌铝合金材料，其特征在于高强度锌铝合金材料ZA27由26-28％的Al、1.8-2.0％的Cu、0.04-0.06％的Mg和其余为Zn组成，其力学性能为σb＝478Mpa、142HB、δ＝19.6％。

4、如专利要求1所述的高强度锌铝合金材料，其特征在于生产高强度锌铝合金圆锥齿轮液态模锻工艺过程包括以下步骤：高强度锌铝合金熔炼，模具清理，预热——打开模具，定量浇注——合模，加压成形——保压，直至液态金属在高压下完全凝固——卸压，开模取件，其工艺参数合金浇注温度为500-620℃；模具预热温度为180-250℃；保压单位压力为80～120Mpa；液态模锻单位压力为50～120Mpa；保压时间为根据液态模锻件壁厚取0.5～1.2s/mm。

5、如权利要求4所述的工艺过程，其特征在于高压下结晶凝固，减小了表面凝固层与型腔壁之间的间隙，加速热传导和冷却速度，细化晶粒。

6、如权利要求4所述的工艺过程，其特征在于高压冷却作用随着上模的压下产生少量的塑性变形，晶粒不易长大，未凝固的液态金属可通过晶粒间隙进行补缩，消除显微缩松、成分偏析等铸造缺陷，强化相分布均匀。

7、如权利要求4所述高强度锌铝合金圆锥齿轮液态模锻模具，安装在三梁四柱通用液压机上，其特征在于模具的上模成型部分为分开的上模镶块和型芯，之间用弹压板、弹簧、卸料螺钉连接。

8、如权利要求7所述的模具，其特征在于将上模镶块、下模和下模镶块拆卸或替换成其它形状模具可获得圆柱齿轮或其它零件。

9、权利要求1所述的高强度锌铝合金材料，其特征在于它的高阻尼特性可使齿轮传动平稳噪音低。

10、如权利要求1所述的高强度锌铝合金材料，其特征在于它的无火花性可使齿轮安全用于油田、煤矿、天然气等危险场合的机械上，也可用于汽车、仪表等工业领域。