一种工程机械用CuAl10Fe4Ni4铜合金支架的制备方法技术

技术编号：41071851 阅读：3 留言：0更新日期：2024-04-24 11:28

本发明专利技术公开了一种工程机械用CuAl<subgt;10</subgt;Fe<subgt;4</subgt;Ni<subgt;4</subgt;铜合金支架的制备方法，包括以下步骤：S1、配料；S2、真空感应熔炼；S3、细化处理；S4、锻造；S5、热处理及加工；本发明专利技术采用真空感应熔炼技术制得的铸锭经过模锻后，可制备出性能优越、成分均匀，组织致密的铜合金支架。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及合金支架，具体是涉及一种工程机械用cual10fe4ni4铜合金支架的制备方法。

技术介绍

1、支架在很多工程机械中都有应用，主要作用为径向传导力的作用，滚动轴承安装在支架内，当滚动轴承在高速运转中，支架要承受很大的离心力、冲击及振动，支架和滚动体之间存在很大的摩擦，产生大量的热，因此对于支架材料性能有很高的质量要求。

2、砂型铸造方法是制备铜合金工程机械用支架的传统方法，该工艺铸造出的产品虽然满足使用要求，但是铸造出的支架毛坯气孔、夹渣、疏松的风险非常大，而且铸造表面比较粗糙，难以进行超声探伤，需要进行全表面加工之后才能进行探伤，如果探伤不合格导致报废的话会造成很大的损失，不光是材料损失还有加工成本损失，而且铸造过程因为浇铸温度或者浇铸模具差异导致金属液的收缩会在尺寸上产生或多或少的变化，影响产品尺寸一致性。尺寸超差的毛坯不易于加工成品，甚至产生报废，因此此种铸造方式所制备出的支架材料性能刚刚满足标准要求，在使用寿命上时间比较短，但工程机械用铜合金零件为损耗品，在一定时间内需要更换。目前此种铸造方式更换频次很高，一般5个月左右都要更换一次，每次更换时会造成很大的成本损失，而且容易延误工期，从产品质量及经济性方面已经无法满足越来越高的客户产品质量要求。

3、因此需要开发新工艺方法进行铜合金支架的批量生产，达到所需产品的质量要求。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种工程机械用cual10fe4ni4铜合金支架的制备方法。</p>

2、本专利技术的技术方案是：一种工程机械用cual10fe4ni4铜合金支架的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、配料：

4、按质量百分比选取al：10.2～10.7％，fe：4.3～4.7％，ni：4.8～5.3％，mn：0.2～0.3％，杂质含量总和≤1.5％，余量为cu，进行配料；

5、s2、真空感应熔炼：

6、将钢模预热至所需温度后，再将配好的cu、al、ni、fe以及mn加入到真空感应电炉中进行真空感应熔炼，待材料全部熔化后得到金属液，再用钢模浇铸6～8min，得到铸锭；

7、s3、细化处理：

8、对s2所得的铸锭表面喷涂细化粉末后进行加热，再将加热后的铸锭放进强强化液中进行浸泡处理；

9、s4、锻造：

10、s4-1：将锯完冒口的所述铸锭在电阻炉内加热保温，然后进行自由锻锻造，再将自由锻锻造后的铸锭放入电阻炉内进行二次加热保温，得到所需尺寸的板坯；

11、s4-2：将所述板坯的尺寸加工成所需尺寸后，加工去除板坯表面的黑皮，并对板坯进行超声波探伤，检测板坯内部质量；

12、s4-3：再将检测合格的板坯在电阻炉内加热保温，然后进行模锻锻造，再将模锻锻造后的板坯放入电阻炉内进行二次加热保温，最终锻造成所需结构尺寸的毛坯；

13、s5、热处理及加工：

14、将所述毛坯进行热处理后，按照图纸加工成所需尺寸的成品。

15、进一步地，步骤s2中，所述钢模预热的加热温度为295～305℃，保温2～3h。

16、说明：预热钢模可以避免在后期浇铸过程中因为过多水气产生气孔，防止出现由于钢模的模壳和金属液温差较大造成的浇铸过程中的金属液飞溅、铸件开裂等问题。

17、进一步地，步骤s2中，所述真空感应熔炼的方法为：先将所述熔炼炉内的真空度抽至≤20pa后，将功率升至35～45kw；开始阶梯式增加功率：每阶段功率增加35～45kw，功率增加的速率为5～10kw/min，然后保温3～5min，直至功率升至195～205kw后持续加热至材料全部熔化，再将功率降至25～35kw，再向熔炼炉内充入氩气至熔炼炉内的真空度为-0.07～-0.09mpa后，再将功率升至175～185kw，精炼20～25min，将所述金属液的温度控制在1250～1300℃后进行浇铸。

18、说明：阶梯式升功率和充入氩气可以进一步细化材料的晶粒，降低材料内部的气体含量，使材料组织更致密。

19、进一步地，所述步骤s4-1中，所述电阻炉第一次的加热温度为840～860℃，保温2.5～3.0h；电阻炉二次加热的加热温度为840～860℃，保温30～40min。

20、说明：上述加热及保温参数能够使铸锭达到所需加热温度且受热均匀，利于减少铸锭表面的氧化，减少铸锭出现裂纹的可能性。

21、进一步地，所述步骤s4-3中，所述电阻炉第一次的加热温度为840～860℃，保温3.0～3.5h；电阻炉二次加热的加热温度为840～860℃，保温2.0～2.5h。

22、说明：上述加热及保温参数能够使板坯达到所需加热温度且受热均匀，利于减少板坯表面的氧化，且还可以降低能耗。

23、进一步地，所述热处理的方式为退火处理，所述退火处理的温度为295～305℃，保温时间为3.5～4.5h，空冷至室温。

24、说明：退火处理能够降低毛坯的残余应力，减少毛坯的变形与裂纹倾向；还能细化晶粒，消除组织缺陷。

25、进一步地，自由锻与模锻所用的模具均由h13耐热钢制成。h13耐热钢具有较高的淬透性和抗热裂能力。

26、进一步地，步骤s2中，cu采用电解铜板的形式加入，al采用铝块的形式加入，fe采用纯铁的形式加入，ni采用镍板的形式加入，mn采用电解锰的形式加入。

27、说明：按照上述形式分别加入各材料，使材料的杂质更少，从而进一步提高所制备铜合金支架的性能。

28、进一步地，步骤s3中，所述细化处理的工艺参数为：细化粉末的喷粉速率控制在120～150g/min，喷涂2～5min后，将铸锭加热至180～200℃，再将加热后的铸锭放进45～55℃的强化液中浸泡20～30min；

29、其中，所述细化粉末按质量份数计包括：苯并三唑2～3份，丙烯酰胺0.5～1份，余量为碳化硅；所述强化液按质量份数计包括：氯化钾3～4份，钨酸钠1～2份，苯甲酸0.5～1份，余量为水。

30、说明：通过在铸锭表面喷涂细化粉末，可以通过细化粉末的摩擦以及对氧化皮的软化，去除铸锭表面的氧化皮，改善铸锭表面的粗糙度；

31、再通过将加热使细化粉末熔融态吸附在铸锭表面形成一层附着膜，更进一步地接触铸锭表面的氧化皮等，提高铸锭的耐腐蚀性能；

32、最后通过强化液进行浸泡处理可以使附着膜软化，与铸锭表面更加贴合，从而提高铸锭的抗拉强度；

33、总的来说，通过上述粉末喷涂、加热及浸泡处理的综合作用，对铸锭进行细化处理，可以提高铸锭的耐腐蚀性能以及抗拉强度。

34、本专利技术的有益效果是：

35、(1)本专利技术方法通过对铸锭进行两次锻造，可以细化cual10fe4ni4铜合金的晶粒，使合金组织更致密，铸造产生的微观疏松或气孔经过锻造后会产生闭合，避免铸造方式产生内部不致密等缺本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种工程机械用CuAl10Fe4Ni4铜合金支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种工程机械用CuAl10Fe4Ni4铜合金支架的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述钢模预热的加热温度为295～305℃，保温2～3h。

3.如权利要求1所述的一种工程机械用CuAl10Fe4Ni4铜合金支架的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述真空感应熔炼的方法为：先将所述熔炼炉内的真空度抽至≤20Pa后，将功率升至35～45KW；开始阶梯式增加功率：每阶段功率增加35～45KW，功率增加的速率为5～10KW/min，然后保温3～5min，直至功率升至195～205KW后持续加热至材料全部熔化，再将功率降至25～35KW，再向熔炼炉内充入氩气至熔炼炉内的真空度为-0.07～-0.09MPa后，再将功率升至175～185KW，精炼20～25min，将所述金属液的温度控制在1250～1300℃后进行浇铸。

4.如权利要求1所述的一种工程机械用CuAl10Fe4Ni4铜合金支架的制备方法，其特征在于，所述步骤S4-1中，所述电阻炉

5.如权利要求1所述的一种工程机械用CuAl10Fe4Ni4铜合金支架的制备方法，其特征在于，所述步骤S4-3中，所述电阻炉第一次的加热温度为840～860℃，保温3.0～3.5h；电阻炉二次加热的加热温度为840～860℃，保温2.0～2.5h。

6.如权利要求1所述的一种工程机械用CuAl10Fe4Ni4铜合金支架的制备方法，其特征在于，所述热处理的方式为退火处理，所述退火处理的温度为295～305℃，保温时间为3.5～4.5h，空冷至室。

7.如权利要求1所述的一种工程机械用CuAl10Fe4Ni4铜合金支架的制备方法，其特征在于，自由锻与模锻所用的模具均由H13耐热钢制成。

8.如权利要求1所述的一种工程机械用CuAl10Fe4Ni4铜合金支架的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述Cu采用电解铜板的形式加入，所述Al采用铝块的形式加入，所述Fe采用纯铁的形式加入，所述Ni采用镍板的形式加入，所述Mn采用电解锰的形式加入。

9.如权利要求1所述的一种工程机械用CuAl10Fe4Ni4铜合金支架的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述细化处理的工艺参数为：所述细化粉末的喷粉速率控制在120～150g/min，喷涂2～5min后，将铸锭加热至180～200℃，再将加热后的铸锭放进45～55℃的强化液中浸泡20～30min；

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【技术特征摘要】

1.一种工程机械用cual10fe4ni4铜合金支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种工程机械用cual10fe4ni4铜合金支架的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述钢模预热的加热温度为295～305℃，保温2～3h。

3.如权利要求1所述的一种工程机械用cual10fe4ni4铜合金支架的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述真空感应熔炼的方法为：先将所述熔炼炉内的真空度抽至≤20pa后，将功率升至35～45kw；开始阶梯式增加功率：每阶段功率增加35～45kw，功率增加的速率为5～10kw/min，然后保温3～5min，直至功率升至195～205kw后持续加热至材料全部熔化，再将功率降至25～35kw，再向熔炼炉内充入氩气至熔炼炉内的真空度为-0.07～-0.09mpa后，再将功率升至175～185kw，精炼20～25min，将所述金属液的温度控制在1250～1300℃后进行浇铸。

4.如权利要求1所述的一种工程机械用cual10fe4ni4铜合金支架的制备方法，其特征在于，所述步骤s4-1中，所述电阻炉第一次的加热温度为840～860℃，保温2.5～3.0h；电阻炉二次加热的加热温度为840～860℃，保温30～40min。

5.如权利要求1所述的一种工程...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向东，孙君鹏，王杰飞，周斌，李旭哲，刘琦，王朝阳，贺猛，王群，苟锁，李潇，杨亚明，
申请(专利权)人：陕西斯瑞扶风先进铜合金有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人