一种高强度转子制造技术

本发明专利技术涉及一种转子，具体涉及一种高强度转子，属于转子材料领域。本发明专利技术高强度转子由铝钢复合材料制备而成，所述铝钢复合材料中合金钢和铝合金的质量比(2‑3)：1，本发明专利技术高强度转子由铝合金材料和合金钢材料制备而成，能够叠加两者的强度和耐腐蚀性能，提高得到的转子的强度，在合金钢中加入增强骨架能够使得到的合金钢具有极高的熔点和强度。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度转子专利
本专利技术涉及一种转子，具体涉及一种高强度转子，属于转子材料领域。
技术介绍
永磁电机具有损耗低，效率高等优点，在节约能源和环境保护日益受到重视的今天，应用越来越广泛。如风机，水泵，压缩机等以连续的，恒定速度和单方向运行的应用场合，普通异步电机由于效率，功率因数等原因造成电能的浪费，正逐渐被永磁电机取代。同时，很多工业机械，其运行速度需要任意设定和调节，但速度控制精度要求不高，永磁同步电机由于体积小，高效节能等优点，正逐渐成为该场合的主要产品。电机包括定子和转子。无论哪种型的转子、当其运转时都会产生离心惯性力，并影响转子的强度和机械效率。所以对转子都适当地加以平衡，重新分布其各部分的质量，以便减小在转动过程中产生的离心惯性力。而转子的强度就成为电动机寿命的决定因素之一。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述问题，提出了一种高强度转子，该高强度转子应用于电机中，能明显提高电机的使用寿命。本专利技术的目的通过如下技术方案来实现：一种高强度转子，所述高强度转子由铝钢复合材料制备而成，所述铝钢复合材料中合金钢和铝合金的质量比(2-3)：1，所述合金钢材料为如下质量百分比的组分：C：0.6-1.2％，Si：0.3-0.65％，Ti：0.03-0.035％，B：0.04-0.047％，Cr：0.015-0.023％，Mn：0.32-0.35％，Mo：0.02-0.025％，Ce：0.0001-0.0005％，增强骨架：10-20％，Al6CuMg4准晶：0.12-0.15％，余量为铁及不可避免的杂质。本专利技术高强度转子由铝合金材料和合金钢材料制备而成，能够叠加两者的强度和耐腐蚀性能，提高得到的转子的强度，在合金钢中加入增强骨架能够使得到的合金钢具有极高的熔点和强度。在上述一种高强度转子中，所述增强骨架由多孔有机物骨架和Cr2Hf制成。组成骨架的多孔有机物骨架具有微孔三维网状的结构，并且合成的聚合物是纳米颗粒堆积而成的网状结构，颗粒很小，约为10-15nm左右，很适合用作填充材料，在本专利技术中，将多孔有机物骨架与Cr2Hf结合形成增强骨架，其中Cr2Hf为拓扑密排结构的金属间化合物，具有极高的熔点、极强的抗氧化性，并且由于Cr的存在，具有非常好的强度、热腐蚀性和蠕变性能，本专利技术增强骨架由这两种材料组合而成，能够保证得到的合金钢材料强度高，从而使制得的转子满足本专利技术的要求。作为优选，所述多孔有机物骨架和Cr2Hf的质量比为(4-5)：1。在上述一种高强度转子中，所述Al6CuMg4准晶的粒径为30-40μm。准晶具有特殊的原子排列结构，导致它的一些性质，如电性能、导热性能、力学性能和表面性能等不同于其他金属材料，准晶具有低摩擦系数、高硬度、脆性、较高的电阻率、抗氧化性和不粘性，本专利技术以Al6CuMg4准晶作为增强颗粒，加入到合金钢材料中，在制备过程中发生相转变，形成新的晶相，提高得到的合金钢的屈服强度、抗拉强度和弹性模量，在制备过程中，通过特殊的方法，保持准晶的原有结构，使之没有发生成分和结构的变化，均匀分布于晶面处。在上述一种高强度转子中，所述铝合金材料为如下质量百分比的组分：Nb：0.056-0.064％，C：0.025-0.035％，Mn：0.8-0.9％，Ti:0.25-0.28％，Mo:0.20-0.30％，Si:0.38-0.42％，V:0.12-0.15％，La:0.008-0.01％，余量为Al。在本专利技术高强度转子中，铌元素的加入会产生固溶强化作用，提高铝合金的强度和硬度，在本专利技术中降低铝合金中的碳含量能使铝合金具有较好的成型性能和良好的焊接性能，并且在一定程度上阻止铝合金坯中碳和锰在中心区域偏析，可避免铝合金中碳化铌、氮化铌以及碳氮化铌的剧烈析出，可增加铝合金中铌元素的平衡固溶度。在本专利技术高强度转子中，还加入了微量的稀土元素，稀土能提高低碳铝合金原始奥氏体晶粒的均匀性，能够细化低碳铝合金的原始奥氏体晶粒，同时稀土的加入能够降低低碳铝合金Nb、Ti的固溶温度，提高Nb、Ti在钢中的固溶百分含量。本专利技术的另一个目的在于提供一种上述高强度转子的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：制粉：先采用高压水气联合雾化方法制得合金钢的粉末，再在合金钢粉末的基础上加入铝合金原料，再次通过高压水气联合雾化方法制得铝钢复合粉末；混炼：在转矩流变仪中先将纳米β-SiC粉体与粘结剂混合进行预混炼，再加入铝钢复合粉末混炼；制粒：将混炼后的原料在制粒机中制粒；注射：采用同步注射工艺进行注射得注射坯；脱除粘结剂：采用两步脱脂法脱除注射坯中的粘结剂；烧结冷却：将脱除粘结剂的注射坯在真空烧结炉中氩气气氛下烧结后自然冷却得高强度转子。本专利技术采用金属注塑成型工艺，金属注射成型技术通过将上述两种技术相融合,可以提高形状复杂零件的制造精度,并且无需切削、零件材料分布均匀,可以有效节约生产材料.利用经注射成型技术生产的不锈钢零件,其物理性能、化学性能以及机械性能,均可与锻造生产的零件质量相媲美,非常适用于大批量生产小型高密度金属零件。本专利技术采用先制备合金钢粉末，再加入铝合金原料共同制备铝钢复合粉末的工艺，其中合金钢粉末中含有的准晶和增强骨架能够被二次雾化，其与合金钢中的其他原料有充分的相容效应，在后续的注射过程中保证转子的强度和表面粗糙度。在上述一种高强度转子的制备方法中，所述纳米β-SiC粉体的质量为铝钢复合粉末质量的0.85-1.0％。SiC有多种结构，最常见的有立方晶型的α-SiC和立方晶型的β-SiC，其中β-SiC具有更高的硬度、更好的韧性和磨削性能，还有更优异的烧结性能，本专利技术通过加入纳米β-SiC粉体，粉体越细，烧结活性越高。作为优选，所述纳米β-SiC粉体的粒径为10-15nm。在上述一种高强度转子的制备方法中，所述预混炼的温度为200-250℃，预混炼的时间为25-30min，预混炼的转速为50-60r/min。本专利技术先将纳米β-SiC粉体与粘结剂进行预混炼，能够使纳米β-SiC粉体预分散于粘结剂中，在后续与原料粉末混炼的过程中覆于原料粉末中，使得到的复合材料强度高，粉末颗粒间隙被黏结剂填满，粉末颗粒表面被黏结剂包裹，粉末颗粒改变原来位置时所需的迁移能较小，使得原料粉末有很好的流动性能和成形性能。在上述一种高强度转子的制备方法中，所述混炼的温度为150-170℃，混炼的时间为4-5h，混炼的转速为60-70r/min。在上述一种高强度转子的制备方法中，所述粘结剂为石蜡基粘结剂，所述石蜡基粘结剂为如下质量百分比的组分：聚丙烯：22-24％，花生油：5-10％，蓖麻油：5-10％，余量为微晶石蜡。在本专利技术高强度转子中，所述微晶石蜡用作增塑剂和润滑剂，可减小注射熔体黏度，提高熔体的流动性以及便于脱模；花生油和蓖麻油作为润滑剂或表面活性剂，保证混料均匀，在粉末颗粒之间、粉末颗粒与模壁之间起到润滑作用；聚丙烯主要起骨架和保形作用，为生坯提供强度。在上述一种高强度转子的制备方法中，所述铝钢复合粉末质量与粘结剂的质量比为(1.2-1.4)：1。粉末的加入会使喂料黏度大大升高，粉末含量越高黏度越大，喂料的黏度直接影响注射成型件能否注射成型及有无缺陷。若粉末装载量过高、黏度过大，会导致成形困难；若粉末装载量过低、黏结剂所占本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度转子，其特征在于，所述高强度转子由铝钢复合材料制备而成，所述铝钢复合材料中合金钢和铝合金的质量比(2‑3)：1，所述合金钢材料为如下质量百分比的组分：C：0.6‑1.2％，Si：0.3‑0.65％，Ti：0.03‑0.035％，B：0.04‑0.047％，Cr：0.015‑0.023％，Mn：0.32‑0.35％，Mo：0.02‑0.025％，Ce：0.0001‑0.0005％，增强骨架：10‑20％，Al6CuMg4准晶：0.12‑0.15％，余量为铁及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种高强度转子，其特征在于，所述高强度转子由铝钢复合材料制备而成，所述铝钢复合材料中合金钢和铝合金的质量比(2-3)：1，所述合金钢材料为如下质量百分比的组分：C：0.6-1.2％，Si：0.3-0.65％，Ti：0.03-0.035％，B：0.04-0.047％，Cr：0.015-0.023％，Mn：0.32-0.35％，Mo：0.02-0.025％，Ce：0.0001-0.0005％，增强骨架：10-20％，Al6CuMg4准晶：0.12-0.15％，余量为铁及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种高强度转子，其特征在于，所述增强骨架由多孔有机物骨架和Cr2Hf制成。3.根据权利要求2所述的一种高强度转子，其特征在于，所述多孔有机物骨架和Cr2Hf的质量比为(4-5)：1。4.根据权利要求1所述的一种高强度转子，其特征在于，所述Al6CuMg4准晶的粒径为30-40μm。5.一种如权利要求1所述的高强度转子的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：制粉：先采用高压水气联合雾化方法制得合金钢的粉末，再在合金钢粉末的基础上加入铝合金原料，再次通过高压水气联合雾化方法制得铝钢复合粉末...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成勇，
申请(专利权)人：卓尔博宁波精密机电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33