一种用于重卡变速箱的锌合金换挡拨叉块及其铸造方法技术

本发明专利技术公开一种用于重卡变速箱的锌合金换挡拨叉块及其铸造方法，该锌合金包含质量分数为22％～30％的Al，2.0％～2.5％的Cu，0.02％～0.05％的Mg，0.1％～0.2％的Mn，Fe，Sn以及0.05％～0.15％的稀土变质剂，余量为Zn及杂质；Fe<0.1％，Sn<0.1％。该锌合金材料在160℃下保温20h，其硬度的下降值为3～5HBW，在160℃下的摩擦磨损试验的磨损量为255～270mg。本发明专利技术中的锌合金配方应用于重卡变速箱换挡拨叉块零件有效提升了零件的耐磨性、使用寿命和使用温度，有效满足了换挡拨叉块在高速重载工况下的使用需求。况下的使用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于重卡变速箱的锌合金换挡拨叉块及其铸造方法


[0001]本专利技术属于金属材料领域，涉及一种用于重卡变速箱的锌合金换挡拨叉块及其铸造方法。

技术介绍

[0002]同步器换挡拨叉块是汽车变速箱上换挡系统的重要部件，通过拨叉块拨动滑套使变速箱齿轮啮合状况达到要求的主轴转速。目前国内外重卡变速箱换挡拨叉块零件传统材料为铜合金。但是，铜合金材料耐磨性差导致拨叉块寿命低。同时，铜合金磨损产生的铜屑易与变速箱中的润滑油发生反应，催化其老化，污染油品。另外，随着铜合金资源的日趋减少，成本的日益上升，使得铜合金产品成本大幅上升。在机械行业领域中，锌合金因其优异的耐磨减摩性能目前作为铜合金的替代材料而被大量用于轴瓦、轴套等使用功耗不大的轴承类零部件的制造。但是，在高速重载工况下，功耗较高，使用工况温度也较高，现有的锌合金强度无法满足高速重载工况下的使用要求，因为在该工况下，由于锌合金热膨胀系数大、尺寸稳定性差、工作温度超过120℃后力学性能急剧下降的问题，导致现有锌合金的耐磨性能较差，使锌合金换挡拨叉块发生严重的粘着磨损，大大限制了锌合金代替铜合金的应用。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种用于重卡变速箱的锌合金换挡拨叉块及其铸造方法，从而解决现有锌合金换挡拨叉块在高速重载工况下耐磨性能差的技术问题。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0005]一种用于重卡变速箱的锌合金换挡拨叉块，所述换挡拨叉块由锌合金制成，所述锌合金以质量百分比计，包括22％～30％的Al，2.0％～2.5％的Cu，0.02％～0.05％的Mg，0.1％～0.2％的Mn，Fe，Sn以及0.05％～0.15％的稀土变质剂，余量为Zn及杂质；
[0006]其中，所述Fe<0.1％，Sn<0.1％；
[0007]所述配方的锌合金在160℃下保温20h，其硬度的下降值为3～5HBW，在160℃下的摩擦磨损试验的磨损量为255～270mg。
[0008]一种用于重卡变速箱的锌合金换挡拨叉块的铸造方法，包括以下步骤：
[0009]S1：对锌锭进行熔炼，熔炼结束后，升高熔液温度，然后加入铝锭、锰锭、铝铜中间合金和稀土变质剂，待所述铝锭、锰锭、铝铜中间合金以及稀土变质剂完全熔化后，搅拌混合均匀，对体系进行降温处理，降温后加入镁锭，直至镁锭熔化，得到浇注液；
[0010]S2：对步骤S1得到的浇注液进行浇注成型，得到铸件；
[0011]S3：对步骤S2得到的铸件进行热处理，热处理后冷却，得到所述重卡变速箱换挡拨叉块的毛坯件；
[0012]S4：对步骤S3得到的毛坯件进行粗加工以及精加工，得到所述重卡变速箱换挡拨叉块。
[0013]优选的，所述步骤S1中镁锭熔化后，还包括在熔液中加入除渣剂，调节熔液成分，得到所述浇注液。
[0014]优选的，所述除渣剂为质量分数为0.05～0.3％的ZnCl2。
[0015]优选的，所述步骤S1中对锌锭进行熔炼过程中，熔炼温度为450～500℃，熔炼时间为20～30min。
[0016]优选的，所述步骤S1中对锌锭熔炼结束后，将体系温度升至800～850℃，然后再加入铝锭、锰锭、铝铜中间合金以及稀土变质剂。
[0017]优选的，所述步骤S1中在加入镁锭之前，将体系温度降至650～670℃。
[0018]优选的，所述步骤S1中在镁锭熔化过程中，使镁锭处于熔液底部。
[0019]优选的，所述步骤S2中，浇注温度控制在580～600℃。
[0020]优选的，所述步骤S3中，热处理的温度为300～350℃，保温时间为3～5h。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0022]一种用于重卡变速箱的锌合金换挡拨叉块，包含质量分数为22％～30％的Al，2.0％～2.5％的Cu，0.02％～0.05％的Mg，0.1％～0.2％的Mn，Fe，Sn以及0.05～0.15％的稀土变质剂，余量为Zn及杂质。其中，加入铝能够增加合金的流动性，同时细化晶粒，还可以与其他金属元素形成合金，提高锌合金的机械性能。铜是主要强化元素，与铝元素形成CuAl2强化相，提高合金的强度以及高负荷条件下的耐磨性。镁的添加不仅可以提高锌合金的抗腐蚀性，还能与基体锌元素形成强化相Mg/Zn2，对合金产生强化作用，改善合金的抗磨损性能。锰能够与合金中的铝元素结合形成MnAl6化合物弥散质点，能阻止锌合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显着细化再结晶晶粒，从而增加合金的硬度和韧性。稀土变质剂对锌合金金属熔液具有较好的除气、净化、精炼作用，同时能够显著改变锌合金金相组织特征，如细化晶粒，清除晶界杂质，稀土元素还能与铜、锌作用生成高熔点化合物，上述金相组织特征的转变使得锌合金换挡拨叉块在高温条件下的力学性能和耐磨性能得到有效提高，该换挡拨叉块在160℃下保温20h，其硬度的下降值为3～5HBW，所述挡拨叉块在160℃下的摩擦磨损试验的磨损量为255～270mg，可有效满足高速重载工况下耐磨耐高温的使用需求。
[0023]一种用于重卡变速箱的锌合金换挡拨叉块的铸造方法，通过熔炼、浇注成型、热处理以及粗加工和精加工制得，其中在熔炼过程中，在加入铝锭、锰锭、铝铜中间合金以及稀土变质剂之前，对熔化的锌锭熔液进行升温处理，确保铝锭、锰锭、铝铜中间合金以及稀土变质剂的有效熔化，铝锭、锰锭、铝铜中间合金以及稀土变质剂熔化后，对体系进行降温，然后加入镁锭，该过程中降温的目的是为了避免温度高使得Mg元素出现过度烧损。
[0024]进一步的，步骤S1中镁锭熔化后，还包括在熔液中加入除渣剂，调节熔液成分，得到所述浇注液。采用除渣剂去为了除掉熔液中各种熔渣和杂质，保证锌合金熔液的洁净。
[0025]进一步的，步骤S1中对锌锭熔炼结束后，将体系温度升至800～850℃，然后再加入铝锭、锰锭、铝铜中间合金以及稀土变质剂，该温度有效确保了后续原料的熔化。
[0026]进一步的，步骤S1中在加入镁锭之前，将体系温度降至650～670℃，可有效避免温度过高使得Mg元素出现过度烧损。
[0027]进一步的，步骤S1中在镁锭熔化过程中，通过钟罩按压使镁锭处于熔液底部，避免Mg元素添加后因为密度小出现上浮导致无法与锌合金溶液混合均匀。
[0028]进一步的，浇注温度控制在580～600℃，温度过高会使得铸件结晶粗大而导致力学性能降低。
[0029]进一步的，热处理的温度为300～350℃，可以改善锌合金的尺寸稳定性差问题，有效提升了锌合金的力学性能。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于重卡变速箱的锌合金换挡拨叉块，其特征在于，所述换挡拨叉块由锌合金制成，所述锌合金以质量百分比计，包括22％～30％的Al，2.0％～2.5％的Cu，0.02％～0.05％的Mg，0.1％～0.2％的Mn，Fe，Sn以及0.05％～0.15％的稀土变质剂，余量为Zn及杂质；其中，所述Fe<0.1％，Sn<0.1％；所述配方的锌合金在160℃下保温20h，其硬度的下降值为3～5HBW，在160℃下的摩擦磨损试验的磨损量为255～270mg。2.权利要求1中一种用于重卡变速箱的锌合金换挡拨叉块的铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对锌锭进行熔炼，熔炼结束后，升高熔液温度，然后加入铝锭、锰锭、铝铜中间合金和稀土变质剂，待所述铝锭、锰锭、铝铜中间合金以及稀土变质剂完全熔化后，搅拌混合均匀，对体系进行降温处理，降温后加入镁锭，直至镁锭熔化，得到浇注液；S2：对步骤S1得到的浇注液进行浇注成型，得到铸件；S3：对步骤S2得到的铸件进行热处理，热处理后冷却，得到所述重卡变速箱换挡拨叉块的毛坯件；S4：对步骤S3得到的毛坯件进行粗加工以及精加工，得到所述重卡变速箱换挡拨叉块。3.根据权利要求2所述的一种用于重卡变速箱的锌合金换挡拨叉块的铸造方法，其特征在于，所述步骤S1中镁锭熔化后，还包括在熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂伟民，严鉴铂，寇植达，何亮亮，张晓菊，海侠女，王妍，陈有锋，
申请(专利权)人：陕西法士特齿轮有限责任公司，
类型：发明
国别省市：