一種細(xì)晶組織軸瓦的應(yīng)變誘發(fā)式半固態(tài)成形裝置及工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬半固態(tài)成形技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種細(xì)晶組織軸瓦的應(yīng)變誘發(fā)式半固態(tài)成形裝置及工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]半固態(tài)金屬成形是一種新興的金屬成形技術(shù)，其球形或者近球形的半固態(tài)漿料，具有流動(dòng)性好、成形力低及成形后的零件性能好等優(yōu)點(diǎn)，因此，將其應(yīng)用于提高整體式鋁基或銅基軸瓦的綜合性能具有實(shí)際應(yīng)用意義。應(yīng)變誘發(fā)熔化激活法(SIMA)是有Young等于1981年首先提出來的一種制備半固態(tài)金屬坯料的方法，首先，對(duì)傳統(tǒng)連續(xù)鑄造出晶粒細(xì)小的金屬鑄錠施加較大變形量以破碎器枝晶組織，再對(duì)熱變形坯料進(jìn)行少量的冷變形使其組織中儲(chǔ)存一定的變性能，然后將經(jīng)過變形的坯料分割成目標(biāo)大小，最后將其加熱到半固態(tài)溫度區(qū)間并保溫一定時(shí)間后，可獲得具有球狀微觀組織的半固態(tài)坯料。其簡(jiǎn)化工藝為:僅對(duì)坯料施加大變形量的冷變形或溫變形后，再對(duì)其進(jìn)行半固態(tài)等溫處理，從而獲得理想的球狀微觀組織。
[0003]軸瓦作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零件之一，其性能的優(yōu)劣直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的速度、承載能力、工作可靠性和使用壽命。現(xiàn)階段汽車發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦主要采用的銅基和鋁基合金兩類軸瓦材料，鋁基軸瓦材料因?qū)帷⒛透g等性能優(yōu)越而被廣泛使用，但其強(qiáng)度偏低，針對(duì)該不足，目前采用較多的辦法是:用一定的方法把鋁基合金復(fù)合在鋼質(zhì)底板上形成鋼背鋁基雙金屬?gòu)?fù)合板，以彌補(bǔ)鋁基合金強(qiáng)度和硬度不足的缺點(diǎn)，然后，將該鋼背鋁基雙金屬?gòu)?fù)合板卷焊成圓筒，再進(jìn)行軸瓦的機(jī)加工成形。該方法可以很好的彌補(bǔ)鋁基合金強(qiáng)度和硬度不足的缺點(diǎn)，但仍然存在鋁基合金耐磨性差、復(fù)合板的界面結(jié)合強(qiáng)度不易控制、鋼板卷焊成筒后的焊接強(qiáng)度不高、后續(xù)機(jī)加工困難以及整個(gè)軸瓦制造工藝復(fù)雜、成本高等缺點(diǎn)。因此，整體式鋁基、銅基軸瓦或添加硬質(zhì)合金的鋁基、銅基復(fù)合軸瓦再次成為研宄的熱點(diǎn)，而怎么提高軸瓦的綜合性能成為研宄的核心問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種細(xì)晶組織軸瓦的應(yīng)變誘發(fā)式半固態(tài)成形裝置及工藝，通過該裝置及工藝不僅能后制備出綜合性能優(yōu)越的細(xì)晶組織軸瓦，且具有工藝簡(jiǎn)單、成形速度快、自動(dòng)化程度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0006]一種細(xì)晶組織軸瓦的應(yīng)變誘發(fā)式半固態(tài)成形裝置，包括預(yù)變形裝置1、中頻加熱旋轉(zhuǎn)裝置II以及半固態(tài)鐓壓裝置III三大部分，其中預(yù)變形裝置I固定安裝在中頻加熱旋轉(zhuǎn)裝置II上方，半固態(tài)鐓壓裝置III位于預(yù)變形裝置I的左后方，且半固態(tài)鐓壓裝置III在中頻加熱旋轉(zhuǎn)裝置II內(nèi)上下移動(dòng)。
[0007]所述預(yù)變形裝置I包括位于預(yù)變形裝置I最上方的坯料推桿1-1，坯料推桿1-1的下端面與軸瓦坯料4的上端面接觸，軸瓦坯料4的下端面局部與石英塞桿1-14相接觸，且石英塞桿1-14穿過石英坩禍1-3下端的小孔限制了軸瓦坯料4在石英坩禍1-3內(nèi)的移動(dòng)，石英坩禍1-3外側(cè)是第一空心紫銅螺旋管1-4，石英坩禍1-3上側(cè)配合在第一端蓋1-2內(nèi)，且第一端蓋1-2通過第一拉桿1-9與第三端蓋1-10固定在一起，石英坩禍1-3下側(cè)依次配合有石英擋板1-5以及第二端蓋1-6，第二端蓋1-6與套筒1-8固連在一起，套筒1-8下端與第三端蓋1-10固連在一起，套筒1-8內(nèi)是兩個(gè)合并后可形成橢圓截面螺旋等通道結(jié)構(gòu)的半橢圓截面螺旋等通道模具1-7，半橢圓截面螺旋等通道模具1-7下方是坯料頂桿
1-11，與坯料頂桿1-11下方接觸的是硅鋼推桿1-13，硅鋼推桿1-13的上端外側(cè)分布有螺線管 1-12。
[0008]所述中頻加熱旋轉(zhuǎn)裝置II包括底座2-1，且底座2-1上均布有四個(gè)底座通孔2-1-1使硅鋼推桿1-13從中通過，底座2-1通過第二拉桿2-2與第三端蓋1-10固連在一起，底座
2-1上還固連有電機(jī)支座2-3，電機(jī)支座2-3的下端固連有伺服電機(jī)2-4，伺服電機(jī)2_4的輸出軸連接有聯(lián)軸器2-11，聯(lián)軸器2-11的另一端連接有傳動(dòng)件2-10，傳動(dòng)件2-10和第一旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)2-5連接，在電機(jī)支座2-3與第一旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)2-5之間設(shè)有圓錐滾子軸承2-9，第一旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)2-5上均布有四個(gè)防止坯料頂桿1-11掉落的沉頭孔2-5-1，第一旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)2-5固連有支撐套筒2-6，支撐套筒2-6的上端固連有第二旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)2-7，第二旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)2-7上方均布有四個(gè)中頻感應(yīng)加熱裝置2-8。
[0009]所述中頻感應(yīng)加熱裝置2-8包括第四端蓋2-8-1，第四端蓋2_8_1通過第三拉桿2-8-2與第一旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)2-5固連在一起，第四端蓋2-8-1與第一旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)2_5之間裝配有奧氏體不銹鋼坩禍2-8-3，奧氏體不銹鋼坩禍2-8-3外側(cè)是第二空心紫銅螺旋管2-8-4。
[0010]所述半固態(tài)鐓壓裝置III包括配合在奧氏體不銹鋼坩禍2-8-3內(nèi)部且能夠?qū)崿F(xiàn)自由移動(dòng)的半固態(tài)鐓壓桿3-1。
[0011]一種細(xì)晶組織軸瓦的應(yīng)變誘發(fā)式半固態(tài)成形工藝，包括以下步驟:
[0012]I)坯料預(yù)變形處理:
[0013]1.1)將軸瓦坯料4放入預(yù)變形裝置I的石英坩禍1-3內(nèi)，并通過石英塞桿1-14限制軸瓦還料4的移動(dòng)；
[0014]1.2)給預(yù)變形裝置I的第一空心紫銅螺旋管1-4通入冷卻水以及高頻電流以通過電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生對(duì)軸瓦坯料4感應(yīng)加熱，并控制感應(yīng)加熱溫度為軸瓦坯料4的冷變形(不加熱即零攝氏度)或溫變形的溫度區(qū)間內(nèi)；
[0015]1.3)推動(dòng)娃鋼推桿1-13向上運(yùn)動(dòng)，以使還料頂桿1-11的最頂端與半橢圓截面螺旋等通道模具1-7變形段下側(cè)平齊；
[0016]1.4)待步驟1.2)及1.3)完成后，拉出石英塞桿1_14以取消對(duì)軸瓦坯料4的限制，則軸瓦坯料4將下降到半橢圓截面螺旋等通道模具1-7的上端，然后，推動(dòng)坯料推桿1-1對(duì)軸瓦坯料4進(jìn)行擠壓，則軸瓦坯料4會(huì)在兩個(gè)半橢圓截面螺旋等通道模具1-7合并后形成的橢圓截面螺旋等通道結(jié)構(gòu)的作用下逐漸變形為變形態(tài)軸瓦坯料5，繼續(xù)擠壓變形態(tài)軸瓦坯料5在坯料頂桿1-11的作用下又會(huì)被圓整，從而形成在內(nèi)部存儲(chǔ)有較大變形畸變能的畸變態(tài)軸瓦還料6 ；
[0017]1.5)給螺線管1-12通電，則硅鋼推桿1-13的上端面會(huì)與坯料頂桿1_11的下端面緊緊的吸附在一起，同時(shí)下降硅鋼推桿1-13從而帶動(dòng)位于坯料頂桿1-11上端的畸變態(tài)軸瓦坯料6下降，待硅鋼推桿1-13的下端落入第一旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)2-5的沉頭孔2-5-1后螺線管1-12斷電，停止吸附硅鋼推桿1-13向下運(yùn)動(dòng)；
[0018]2)變形坯料的半固態(tài)保溫處理:
[0019]2.1)控制伺服電機(jī)2-4使得位于第二旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)2-7上且在步驟1.5)后位于預(yù)變形裝置I正下方的中頻感應(yīng)加熱裝置2-8逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，同時(shí)給第二空心紫銅螺旋管
2-8-4通入冷卻水以及高頻電流以通過電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生對(duì)畸變態(tài)軸瓦坯料6感應(yīng)加熱；
[0020]2.2)重復(fù)步驟I)從而使得完成上述步驟1.5)后，位于預(yù)變形裝置I正下方的中頻感應(yīng)加熱裝置2-8再次裝載新的畸變態(tài)軸瓦坯料6 ；
[0021]2.3)控制伺服電機(jī)2-4使得位于第二旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)2-7上且在步驟2.2)后位于預(yù)變形裝置I正下方的中頻感應(yīng)加熱裝置2-8逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，同時(shí)給第二空心紫銅螺旋管2-8-4通入冷卻水以及高頻電流以通過電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生對(duì)畸變態(tài)軸瓦坯料6感應(yīng)加熱；
[0022]2.4)重復(fù)步驟I)從而使得完成上述步驟1.5)后，位于預(yù)變形裝置I正下方的中頻感應(yīng)加熱裝置2-8再次裝載新的畸變態(tài)軸瓦坯料6 ；
[0023]2.5)控制伺服電機(jī)2-4使得位于第二旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)2_7上且在步驟2.4)后位于預(yù)變形裝置I正下方的中頻感應(yīng)加熱裝置2-8逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，同時(shí)給第二空心紫銅螺旋管
2-8-4通入冷卻水以及高頻電流以通過電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生對(duì)畸變態(tài)軸瓦坯料6感應(yīng)加熱；
[0024]3)半固態(tài)漿料的鐓壓處理:
[0025]3.1)經(jīng)過上述步驟2.5)之后，則半固態(tài)鐓壓桿3-1的正下方就是經(jīng)過對(duì)畸變態(tài)軸瓦坯料6進(jìn)行半固態(tài)保溫處理后得到的半固態(tài)軸瓦坯料，于是，下降半固態(tài)鐓壓桿3-1對(duì)該半固態(tài)軸瓦坯料進(jìn)行鐓壓；
[0026]3.2)鐓壓完成后，上升半固態(tài)鐓壓桿3-1，同時(shí)，上升位于半固態(tài)鐓壓桿3-1的正下方的硅鋼推桿1-13，從而推動(dòng)坯料頂桿1-11上升，進(jìn)而將成形后的半固態(tài)軸瓦坯料7頂出；
[0027]4)成形件的機(jī)械加工:對(duì)步驟3)得到的成形后的半固態(tài)軸瓦坯料7進(jìn)行機(jī)械加工，并將其分割為理想長(zhǎng)度的軸瓦8 ;
[0028]5)半固態(tài)軸瓦的應(yīng)變誘發(fā)與半固態(tài)鐓壓成形連續(xù)化生產(chǎn)，不斷重復(fù)步驟I)、步驟2)、步驟3)以及步驟4)，則能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)晶組織軸瓦的應(yīng)變誘發(fā)式半固態(tài)成形的連續(xù)化生產(chǎn)。
[0029]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本