CN114411003B - 一种铝硅合金耐磨材料制备装置及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铝硅合金耐磨材料的制备装置及制备方法，用于制备表层为泡沫金属孔铝硅合金耐磨材料。制备装置包括一侧设有炉门的保温炉和置于保温炉中的工作槽，工作槽包括上部设有外凸缘的方桶状槽体和中部设有浇注孔的槽盖，槽体外凸缘上设有安装凹槽，在安装凹槽中放置隔离网，所述槽盖边缘压住隔离网，还包括用来固定槽体外凸缘与槽盖的固定卡。制备方法步骤包括熔炼铝合金熔体，在设定温度撇去还原过程产生的杂质；在工作槽中放入氧化铝空芯球，然后在工作槽上固定不锈钢网；将铝硅合金熔融液体倾倒倒入工作槽；在保温炉中保温，制成表面泡沫金属层宽度为20‑30mm的铝硅合金耐磨材料。
Description
技术领域
本发明涉及铝硅合金耐磨材料制备技术领域，特别是涉及一种铝硅合金泡沫耐磨材料制备装置及其制备方法。
背景技术
铝硅合金耐磨材料用作平面或者工业滑轨类装置的摩擦副，耐磨材料的表层一定深度内如果形成封闭的泡沫孔，表面加工后泡沫孔与表面连通，将这类铝硅合金耐磨材料用作摩擦副进行油润滑时，表面的孔洞能够成为储油空间，使摩擦面能够充分润滑并能够大幅度降低摩擦产生的噪声。
铝硅合金耐磨材料中的硅颗粒可明显提高合金的耐磨性，具有密度小，导热、导电性好的特点，是一类用途极广的耐磨合金材料。现有的表层泡沫金属材料的制备工艺及设备较为复杂，一般要在真空高压设备中制备，对泡沫孔洞大小的控制更为困难，且基体中硅粒子较为粗大，使用时磨损现象比较突出，而且在一些设备中使用时还会出现发热明显和因为摩擦会产生较大的噪声。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种结构简单、操作方便的表层为泡沫孔的细化晶粒铝硅合金耐磨材料制备装置以及一种铝硅合金耐磨材料制备方法。
本发明提供的一种铝硅合金耐磨材料制备装置的技术方案是，包括一种铝硅合金耐磨材料制备装置，包括一侧设有炉门的保温炉和置于保温炉中的工作槽，工作槽包括上部设有外凸缘的方桶状槽体和中部设有浇注孔的槽盖，槽体外凸缘上设有安装凹槽，在安装凹槽中放置隔离网，所述槽盖边缘压住隔离网，还包括用来固定槽体外凸缘与槽盖的固定卡。
本发明铝硅合金耐磨材料制备装置一种优选的实施方式是，所述隔离网为不锈钢材料。
进一步的，所述隔离网孔径为1.5-2.5mm。
本发明铝硅合金耐磨材料制备装置一种优选的实施方式是，在槽体上部两侧对称各设置2个用来吊卸工作槽的吊环，在隔离网的4角分别设置4个用来拆装隔离网的握环。
本发明铝硅合金耐磨材料制备装置一种优选的实施方式是，还包括设置在保温炉炉门外侧的可移动工作台，工作台底部设有承载工作台运动的工作台滚轮，在工作台上铺设至保温炉内部的轨道，轨道包括设置在保温炉内的内轨道和设置在工作台表面的外轨道，内轨道和外轨道的轨道对接部位于保温炉之内，在工作槽底部设置一组轨道轮，轨道轮与轨道配合可使工作槽在其上行走进出保温炉。
本发明提供的一种铝硅合金耐磨材料制备方法的技术方案是，包括如下步骤：
步骤A，按质量份数，加入铝锭75-80份、硅含量8-12%的铝硅合金材料15-20份、碳质还原剂4-5份，在730-760℃温度下熔炼铝合金熔体，在设定温度撇去还原过程产生的杂质；
步骤B，在权利要求1-5任意一项所述的铝硅合金耐磨材料制备装置的工作槽中放入氧化铝空芯球，氧化铝空芯球为铝合金熔体总质量的12-15%，然后在工作槽上固定不锈钢网；
步骤C，将740-760℃的铝硅合金熔融液体倾倒倒入工作槽；
步骤D，将工作槽放入保温炉中，保温温度为630-660℃，保温时间为50-60min，制成表面泡沫金属层宽度为20-30mm的铝硅合金耐磨材料。
本发明铝硅合金耐磨材料制备方法一种优选的实施方式是，所述氧化铝空芯球的直径为3-5mm，所述不锈钢网的孔径为2-3mm。
本发明铝硅合金耐磨材料制备方法一种优选的实施方式是，所述铝硅合金材料为再生料，所述碳质还原剂为木炭和石油焦。
本发明铝硅合金耐磨材料制备方法一种优选的实施方式是，所述步骤A中铝熔体撇除杂质时温度控制为740-750℃。
本发明铝硅合金耐磨材料制备方法一种优选的实施方式是，在所述步骤C中还包括对工作槽内的熔融铝液进行搅拌，搅拌器转速为800r/min，搅拌时间为5min。
本发明具有如下有益效果：工作槽的槽体外凸缘上设有安装凹槽, 槽盖上设有浇注孔并通过槽盖边缘压住隔离网，在工作槽中放入铝合金熔体总质量的12-15%的氧化铝空芯球后固定不锈钢网，通过浇注孔倒入铝硅合金熔融液体后，氧化铝空芯球向上浮起，隔离网能够限制氧化铝空芯继续上浮，可以在铝硅合金表层形成20-30mm宽度的泡沫孔，结构简单、操作方便；使用适当硅含量的铝硅合金再生料作为铝硅合金中氧化硅的原料，能够在较低温度下同时熔炼铝锭与铝硅合金再生料制备铝合金熔体，能够在合金中形成晶粒细化的氧化硅晶粒，对熔炼设备和容器的耐高温性要求较低、工艺相对简单，能够降低生产成本；在保温炉的工作台上铺设由外轨道和内轨道组成的至保温炉内部的轨道，可以非常方便的使工作槽进出保温炉。
附图说明
图1是本发明铝硅合金耐磨材料制备装置的工作槽和保温炉的结构示意图；
图2是本发明一种实施方式的工作槽的剖视图；
图3是本发明工作槽的透视结构示意图。
图中标号表示：1-工作槽、2-保温炉、3-可移动工作台、4-轨道、5-槽盖、6-浇注口、7-隔离网、8-固定卡、9-槽体、10-轨道轮、11-吊环、12-安装凹槽、13-握环、14-外凸缘、15-轨道对接部、16-工作台滚轮、17-内轨道、18-外轨道。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请结合参阅图1-图3所示，本发明一种实施方式的铝硅合金耐磨材料制备装置包括保温炉2，在保温炉2一侧设有炉门（图中未示出）、顶部设置吊装部件。可以在保温炉的炉门外侧设置可移动工作台3，工作台底部两侧对称设置多个承载工作台运动的工作台滚轮16，在工作台上铺设至保温炉内部的轨道4，轨道包括设置在保温炉内部的内轨道17部分和设置在工作台表面的外轨道18部分，内轨道和外轨道的轨道对接部15位于保温炉之内，这种轨道对接部的结构能够保证移开工作台将内轨道和外轨道分离后保温炉炉门可以可靠的关闭，在工作槽底部设置一组轨道轮10，轨道轮与轨道配合可使工作槽在其上行走进出保温炉。
工作槽1置于保温炉中，工作槽包括上部设有外凸缘14的方桶状槽体9和中部设有浇注孔6的槽盖5，槽体外凸缘上设有安装凹槽12，在安装凹槽中放置隔离网7，所述槽盖边缘压住隔离网，所述隔离网可以为不锈钢材料，所述隔离网孔径一般为1.5-2.5mm，还包括用来固定槽体外凸缘与槽盖的固定卡8。在槽体上部两侧对称各设置2个用来吊卸工作槽的吊环11，用来将工作槽吊上或者吊下工作台。在隔离网的4角分别设置4个用来拆装隔离网的握环13，可以用手握住一部分握环装上隔离网。
本发明铝硅合金耐磨材料制备方法实施例如下：
实施例1
按质量份数加入铝锭75份、硅含量8%的铝硅合金材料15份、木炭和石油焦4份，在730℃温度下熔炼制备铝合金熔体，温度控制为时740℃撇除铝熔体杂质；在工作槽中放入直径为3mm的氧化铝空芯球，氧化铝空芯球为铝合金熔体总质量的12%，然后在在工作槽上固定孔径为2mm不锈钢网；将740℃的铝硅合金熔融铝液倾倒倒入工作槽，对工作槽内的熔融铝液进行搅拌，搅拌器转速为800r/min，搅拌时间为5min；将工作槽放入保温炉中，保温温度为630℃，保温时间为50min，制成表面泡沫金属层宽度为20mm的铝硅合金耐磨材料，孔隙率为58% ，平均孔径为 1.7mm。
实施例2
按质量份数加入铝锭78份、硅含量10%的铝硅合金材料17份、木炭和石油焦4份，在750℃温度下熔炼制备铝合金熔体，温度控制为时740℃撇除铝熔体杂质；在工作槽中放入直径为4mm的氧化铝空芯球，氧化铝空芯球为铝合金熔体总质量的14%，然后在在工作槽上固定孔径为3mm不锈钢网；将750℃的铝硅合金熔融铝液倾倒倒入工作槽；将工作槽放入保温炉中，保温温度为640℃，保温时间为55min，制成表面泡沫金属层宽度为25mm的铝硅合金耐磨材料, 孔隙率为61% ，平均孔径为 2.3mm。
实施例3
按质量份数加入铝锭80份、硅含量12%的铝硅合金材料20份、木炭和石油焦5份，在760℃温度下熔炼制备铝合金熔体，温度控制为时750℃撇除铝熔体杂质；在工作槽中放入直径为5mm的氧化铝空芯球，氧化铝空芯球为铝合金熔体总质量的15%，然后在在工作槽上固定孔径为3mm不锈钢网；将750℃的铝硅合金熔融铝液倾倒倒入工作槽，对工作槽内的熔融铝液进行搅拌，搅拌器转速为800r/min，搅拌时间为5min；将工作槽放入保温炉中，保温温度为660℃，保温时间为60min，制成表面泡沫金属层宽度为30mm的铝硅合金耐磨材料,孔隙率为69% ，平均孔径为 2.6mm。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种铝硅合金耐磨材料制备装置，包括一侧设有炉门的保温炉（2）和置于保温炉中的工作槽（1），其特征在于，工作槽包括上部设有外凸缘（14）的方桶状槽体（9）和中部设有浇注孔（6）的槽盖（5），槽体外凸缘上设有安装凹槽（12），在安装凹槽中放置隔离网（7），所述槽盖边缘压住隔离网，还包括用来固定槽体外凸缘与槽盖的固定卡（8）。
2.根据权利要求1所述的铝硅合金耐磨材料制备装置，其特征在于，所述隔离网为不锈钢材料。
3.根据权利要求1或2所述的铝硅合金耐磨材料制备装置，其特征在于，所述隔离网孔径为1.5-2.5mm。
4.根据权利要求3所述的铝硅合金耐磨材料制备装置，其特征在于，在槽体上部两侧对称各设置2个用来吊卸工作槽的吊环（11），在隔离网的4角分别设置4个用来拆装隔离网的握环（13）。
5.根据权利要求3所述的铝硅合金耐磨材料制备装置，其特征在于，还包括设置在保温炉炉门外侧的可移动工作台（3），工作台底部设有承载工作台运动的工作台滚轮（16），在工作台上铺设至保温炉内部的轨道（4），轨道包括设置在保温炉内的内轨道（17）和设置在工作台表面的外轨道（18），内轨道和外轨道的轨道对接部（15）位于保温炉之内，在工作槽底部设置一组轨道轮（10），轨道轮与轨道配合可使工作槽在其上行走进出保温炉。
6.一种铝硅合金耐磨材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A，按质量份数，加入铝锭75-80份、硅含量8-12%的铝硅合金材料15-20份、碳质还原剂4-5份，在730-760℃温度下熔炼制备铝合金熔体，在设定温度撇去还原过程产生的杂质；
步骤B，在权利要求1-5任意一项所述的铝硅合金耐磨材料制备装置的工作槽中放入氧化铝空芯球，氧化铝空芯球为铝合金熔体总质量的12-15%，然后在工作槽上固定不锈钢网；
步骤C，将740-760℃的铝硅合金熔融液体倾倒倒入工作槽；
步骤D，将工作槽放入保温炉中，保温温度为630-660℃，保温时间为50-60min，制成表面泡沫金属层宽度为20-30mm的铝硅合金耐磨材料。
7.根据权利要求6所述的铝硅合金耐磨材料制备方法，
其特征在于，所述氧化铝空芯球的直径为3-5mm，所述不锈钢网的孔径为2-3mm。
8.根据权利要求6所述的铝硅合金耐磨材料制备方法，
其特征在于，所述铝硅合金材料为再生料，所述碳质还原剂为木炭和石油焦。
9.根据权利要求6所述的铝硅合金耐磨材料制备方法，
其特征在于，所述步骤A中铝熔体撇除杂质时温度控制为740-750℃。
10.根据权利要求6所述的铝硅合金耐磨材料制备方法，
其特征在于，在所述步骤C中还包括对工作槽内的熔融铝液进行搅拌，搅拌器转速为800r/min，搅拌时间为5min。
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