CN108746234A - 一种管柱状机械零部件的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种管柱状机械零部件的生产方法，使用还原铁粉末为原料A，液态不饱和聚酯树脂与液态固化剂的混合物作为原料B，将原料B倒入原料A中搅拌混合均匀，后混碾，将所得混合物装入内外壁均涂抹有一层润滑剂的钢包套中，将钢包套置于‑0.01～‑0.015MPa下抽真空处理5～30min，后将钢包套推入金属挤压机的模具中进行冷等静压挤压，得管状或柱状毛坯料，所得毛坯料经初步固化、切割成段和深度固化后得机械零部件产品，本发明的生产方法制得的机械零部件重量轻，密度为1.8～3.5t/m3，比钢小2～4倍，而其强度却不小，其比强度超过型钢、硬铝和杉木等，完全可以替代部分铸造毛坯。

Description

一种管柱状机械零部件的生产方法
技术领域
本发明涉及一种机械零部件的生产方法，尤其涉及一种管柱状机械零部件的生产方法，属于机械加工技术领域。
背景技术
机械零部件传统的铸造方法均采用金属(黑色或有色)在800～1600℃高温下熔融后得熔液，高温熔液经浇注、冷却、精整，生产出机械零部件毛坯，传统生产方法存在高能耗、高污染等问题。为了解决节能环保的问题，国家取缔了1万吨规模以下的小型铸造厂；而随着我国《中国制造2025》发展目标的提出，我国的装备制造业也必然要大发展，到2049年时，综合实力进入世界制造强国前列，则机械零部件的需求量也会更大。
因此，有必要发展节能减排低碳环保且简单高产高效经济的机械零部件坯料制作的新工艺技术，进而武装和满足我国日益壮大的机械制造业对机械零部件的大量需求。
发明内容
本发明针对机械零部件的传统生产方法所存在的不足，提供一种管柱状机械零部件的生产方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种管柱状机械零部件的生产方法，包括如下步骤：
1)原料配制：采用混合均匀的TFe≧98.5％、ηFe≥98.0％、C≦0.5％、细度 1000～200目的还原铁粉末为原料A，向液态不饱和聚酯树脂中加入液态固化剂，二者混合均匀后作为原料B，其中液态不饱和聚酯树脂的用量为还原铁粉末重量的10～20％，液态固化剂的用量为液态不饱和聚酯树脂重量的 0.5～2％；
2)混碾、装入钢包套：将原料B倒入原料A中，搅拌混合均匀，后混碾10～20 min，得“面团”状混合物4，将所得混合物装入内外壁均涂抹有一层润滑剂的钢包套2中；
3)真空处理：将装有混合物的钢包套置于-0.01～-0.015MPa下抽真空处理 5～30min；
4)冷等静压挤压：将经步骤3)真空处理后的钢包套推入金属挤压机的模具 3中，钢包套与模具呈过盈配合状态，使得钢包套的出口5与模具出口6如图1所示相重合，金属挤压机的模冲1在120～300MPa/cm2冷等静压下，常温挤压出管状或柱状毛坯料7；
5)初步固化：将所得管状或柱状毛坯料经静精整后，常温下进行静态初步固化，使其强度达到10～40MPa；
6)切割成段、深度固化：将步骤5)初步固化后的管状或柱状毛坯料切割成段，经检查和精整处理后，常温下继续进行静态固化，使其强度达到50MPa 以上，即得机械零部件产品。
本发明提供的生产方法的有益效果是：
1)本发明的生产方法采用常温挤压制备，比传统铸造方法制备机械零部件更加节能、无污染和排放，实现了经济高效和生态环保制备机械零部件；
2)本发明的生产方法原料来源广泛、生产流程短、容易操作且安全稳定，使用本方法生产机械零部件成本低廉，单件产品的生产成本是传统铸造法的 30～50％，设备投资低，生产效率高，智能化操控高；
3)采用本发明的生产方法制得的机械零部件重量轻，密度为1.8～3.5t/m3，比钢小2～4倍，而其强度却不小，其比强度超过型钢、硬铝和杉木等，完全可以替代部分铸造毛坯；
4)采用本发明的生产方法制得的机械零部件应用广泛，完全可用于电机壳、对夹式阀体、轴承座、减速机壳、联轴器等管状或柱状机械零部件，还可应用于有色和非金属材料领域。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，还包括对机械零部件进行增加密度处理的步骤，具体过程为：将机械零部件采用石灰粉、氧化铝粉或煤粉进行彻底覆盖，在惰性或还原性氛围中，48h从100℃匀速升温至450℃，使机械零部件中的不饱和聚酯树脂缓慢挥发，进而挥发完全，然后用2～8h匀速升温至900～950℃，恒温烧结 2～4h，再用1～2h匀速升温至机械零部件熔点的2/3～3/4(即1100～1150℃)，恒温2～8h，停止加热，自然冷却至200℃以下，所得机械零部件的密度达到 7.6～7.8t/m3，强度也达到了普碳钢的物料指标。
采用上述进一步技术方案的有益效果是，能够进一步提高机械零部件的密度和强度，适用于加工需要高密度高强度的机械零部件。
进一步，所述原料A中还包含细度为1000～200目的金属硅粉、金属锰粉、金属铜粉、金属镍粉、金属铬粉、金属钼粉、石墨粉、氧化铝粉、氧化锆粉中的一种或多种的混合物。
进一步，所述不饱和聚酯树脂为邻苯二甲酸型不饱和聚酯树脂或双环戊二烯改性不饱和聚酯树脂，优选南通方鑫化工有限公司生产的“方鑫牌”邻苯型或双环型不饱和聚酯树脂产品。
进一步，所述液态固化剂为过氧化甲乙酮，优选南通方鑫化工有限公司生产的“方鑫牌”无色透明液体的过氧化甲乙酮Ⅰ或过氧化甲乙酮Ⅱ。
进一步，所述润滑剂为洗涤剂或凡士林。
附图说明
图1为冷等静压挤压过程示意图；
图2为钢包套结构示意图；
图1、2中，1、模冲；2、钢包套；3、模具；4、混合物；5、钢包套的出口；6、模具出口；7、坯料。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：
一种挤压对夹式蝶阀阀体的生产方法，包括如下步骤：
1)原料配制：采用混合均匀的TFe 98.28％、ηFe 98.5％、C0.48％、细度5～ 74μm的还原铁粉为原料A，向“方鑫牌”FX-199间苯型不饱和聚酯树脂中加入液态固化剂过氧化甲乙酮Ⅰ，二者混合均匀后作为原料B，其中不饱和聚酯树脂的用量为还原铁粉末重量的10％，液态固化剂的用量为液态不饱和聚酯树脂重量的2％；
2)混碾、装入钢包套：将原料B倒入原料A中，迅速搅拌混合均匀，后混碾15min，得“面团”状混合物4，将所得混合物装入内外壁均涂抹有一层凡士林的钢包套2中；
3)真空处理：将装有“面团”状混合物的钢包套置于-0.01MPa下抽真空5min；
4)冷等静压挤压：将经步骤3)真空处理后的钢包套推入金属挤压机的模具 3中，钢包套与模具呈过盈配合状态，使得钢包套的出口5与模具出口6如图1所示相重合，金属挤压机的模冲1在240MPa/cm2冷等静压下，常温挤压出内径￠120mm的阀体；
5)坯料初步固化：将所得管状或柱状毛坯料经静精整后，常温下进行静态初步固化2h，使其强度达到10～20MPa；
6)切割成段、深度固化：将步骤5)初步固化后的阀体采用线切割将其切割成120mm的片，修改边角、毛刺等，常温下进行48h静态深度固化，即得对夹式蝶阀阀体产品。
实施例2：
一种挤压联轴器的生产方法，包括如下步骤：
1)原料配制：采用混合均匀的TFe 98.28％、ηFe 98.5％、C0.48％、细度5～ 74μm的还原铁粉为原料A，向南通方鑫化工公司生产的“方鑫牌”FX-3502 型号的液态树脂中加入“方鑫牌”液态固化剂过氧化甲乙酮||，二者混合均匀后作为原料B，其中树脂的用量为还原铁粉末重量的10％，液态固化剂的用量为树脂重量的2％；
2)混碾、装入钢包套：将原料B倒入原料A中，迅速搅拌混合均匀，后混碾20min，得“面团”状混合物4，将所得混合物装入内外壁均涂抹有一层凡士林的钢包套2中；
3)真空处理：将装有“面团”状混合物的钢包套置于-0.012MPa下抽真空6 min；
4)冷等静压挤压：将经步骤3)真空处理后的钢包套推入金属挤压机的模具 3中，钢包套与模具呈过盈配合状态，使得钢包套的出口5与模具出口6如图1所示相重合，金属挤压机的模冲1在220MPa/cm2冷等静压下，常温挤压出外径￠160mm的联轴器柱；
5)坯料初步固化：将所得联轴器柱经静精整后，常温下进行静态初步固化 2.2h，使其强度达到10～20MPa；
6)切割成段、深度固化：将步骤5)初步固化后的联轴器柱采用线切割将其切割成80mm厚的片，修改后，常温下进行56h静态深度固化，即得联轴器毛坯产品。
实施例3：
一种挤压电机壳的生产方法，包括如下步骤：
1)原料配制：采用混合均匀的TFe 98.28％、ηFe 98.5％、C0.48％、细度5～ 74μm的还原铁粉为原料A，向南通方鑫化工公司生产的“方鑫牌”FX-7102 型号的树脂中加入“方鑫牌”液态固化剂过氧化甲乙酮||，二者混合均匀后作为原料B，其中树脂的用量为还原铁粉末重量的20％，液态固化剂的用量为树脂重量的0.5％；
2)混碾、装入钢包套：将原料B倒入原料A中，迅速搅拌混合均匀，后混碾18min，得“面团”状混合物4，将所得混合物装入内外壁均涂抹有一层洗洁精的钢包套2中；
3)真空处理：将装有“面团”状混合物的钢包套置于-0.015MPa下抽真空 10min；
4)冷等静压挤压：将经步骤3)真空处理后的钢包套推入金属挤压机的模具 3中，钢包套与模具呈过盈配合状态，使得钢包套的出口5与模具出口6如图1所示相重合，金属挤压机的模冲1在300MPa/cm2冷等静压下，常温挤压出内径￠200mm的电机壳管；
5)坯料初步固化：将所得电机壳管经静精整后，常温下进行静态初步固化 2.5h，使其强度达到10～20MPa；
6)切割成段、深度固化：将步骤5)初步固化后的电机壳管采用线切割将其切割成360mm的段，修改边角、毛刺后，常温下进行58h静态深度固化，即得电机壳管毛坯产品。
实施例4：
一种减速机壳的生产方法，包括如下步骤：
1)原料配制：采用混合均匀的TFe 98.28％、ηFe 98.5％、C0.48％、细度5～ 74μm的还原铁粉为原料A，向南通方鑫化工公司生产的“方鑫牌”FX-7102 型号的树脂中加入“方鑫牌”液态固化剂过氧化甲乙酮Ⅰ，二者混合均匀后作为原料B，其中树脂的用量为还原铁粉末重量的15％，液态固化剂的用量为真空导入树脂重量的1.3％；
2)混碾、装入钢包套：将原料B倒入原料A中，迅速搅拌混合均匀，后混碾17min，得“面团”状混合物4，将所得混合物装入内外壁均涂抹有一层凡士林的钢包套2中；
3)真空处理：将装有“面团”状混合物的钢包套置于-0.015MPa下抽真空8 min；
4)冷等静压挤压：将经步骤3)真空处理后的钢包套推入金属挤压机的模具 3中，钢包套与模具呈过盈配合状态，使得钢包套的出口5与模具出口6如图1所示相重合，金属挤压机的模冲1在280MPa/cm2冷等静压下，常温挤压出内径￠200mm的减速机壳管；
5)坯料初步固化：将所得减速机壳管经静精整后，常温下进行静态初步固化2.5h，使其强度达到10～20MPa；
6)切割成段、深度固化：将步骤5)初步固化后的减速壳管采用线切割将其切割成220mm的段，修改边角、毛刺后，常温下进行60h静态深度固化，即得减速机壳管毛坯产品；
7)增加密度处理：将减速机壳管置于焙烧炉内，采用40wt％氧化铝粉和 60wt％煤粉对减速机壳进行彻底覆盖，在氢气氛围中，48h从100℃升温至 450℃，使机械零部件中的树脂缓慢挥发，然后用6h升温至930℃，恒温烧结3h，再用2h升温至1120℃，恒温4h，停止加热，在氢气保护下自然冷却至300℃以下，所得机械零部件的密度达到7.78t/m3，强度也达到了普碳钢的物料指标。
将实施例1～4所得产品进行了各项性能的测试，测试所用仪器及过程如下：
将上述样品切割并打磨成小块称重，再采用量杯，用水测得其体积，经计算得出密度。
采用同样材质挤压成试样棒，精加工后，采用抗拉机和抗冲击械测定，获得机械强度指标和冲击强度指标，按照GB/T9341-2000测试悬臂梁缺口冲击强度。
采用盐酸溶液，涂抹其表面2h后，观察表面腐蚀情况，无肉眼可视腐蚀发生视为耐腐蚀性良好，出现肉眼可视腐蚀视为耐腐蚀性一般；
将其试块加热到300℃，保持5h后，试验其变形和强度变化，观察其耐热性，无变形和强度变化视为耐热性良好，出现轻微变形和强度变化视为耐热性一般。
上述测试结果如表1所示。
表1实施例1～4所得产品的性能测试结果
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种管柱状机械零部件的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)原料配制：采用混合均匀的TFe≧98.5％、ηFe≥98.0％、C≦0.5％、细度1000～200目的还原铁粉末为原料A，向液态不饱和聚酯树脂中加入液态固化剂，二者混合均匀后作为原料B，其中液态不饱和聚酯树脂的用量为还原铁粉末重量的10～20％，液态固化剂的用量为液态不饱和聚酯树脂重量的0.5～2％；
2)混碾、装入钢包套：将原料B倒入原料A中，搅拌混合均匀，后混碾10～20min，将所得混合物(4)装入内外壁均涂抹有一层润滑剂的钢包套(2)中；
3)真空处理：将装有混合物的钢包套置于-0.01～-0.015MPa下抽真空处理5～30min；
4)冷等静压挤压：将经步骤3)真空处理后的钢包套推入金属挤压机的模具(3)中，钢包套与模具呈过盈配合状态，使得钢包套的出口(5)与模具出口(6)相重合，金属挤压机的模冲(1)在120～300MPa/cm2冷等静压下，常温挤压出管状或柱状毛坯料(7)；
5)初步固化：将所得管状或柱状毛坯料经静精整后，常温下进行静态初步固化，使其强度达到10～40MPa；
6)切割成段、深度固化：将步骤5)初步固化后的管状或柱状毛坯料切割成段，经检查和精整处理后，常温下继续进行静态固化，使其强度达到50MPa以上，即得机械零部件。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，还包括对机械零部件进行增加密度处理的步骤，具体过程为：将机械零部件采用石灰粉、氧化铝粉或煤粉进行彻底覆盖，在惰性或还原性氛围中，48h从100℃匀速升温至450℃，然后用2～8h匀速升温至900～950℃，恒温烧结2～4h，再用1～2h匀速升温至机械零部件熔点的2/3～3/4，恒温2～8h，停止加热，自然冷却。
3.根据权利要求1或2所述的生产方法，其特征在于，所述原料A中还包含细度为1000～200目的金属硅粉、金属锰粉、金属铜粉、金属镍粉、金属铬粉、金属钼粉、石墨粉、氧化铝粉、氧化锆粉中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的生产方法，其特征在于，所述不饱和聚酯树脂为邻苯二甲酸型不饱和聚酯树脂或双环戊二烯改性不饱和聚酯树脂。
5.根据权利要求1或2所述的生产方法，其特征在于，所述液态固化剂为过氧化甲乙酮。
6.根据权利要求1或2所述的生产方法，其特征在于，所述润滑剂为洗涤剂或凡士林。
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