本發(fā)明屬于金屬材料加工成型領(lǐng)域，涉及一種高強(qiáng)高韌鋯基非晶合禮帽形柔輪毛坯的成型方法。

背景技術(shù)：

1、諧波減速器是一種先進(jìn)的減速裝置，由剛輪、柔輪和波發(fā)生器三個部件組成，與傳統(tǒng)減速器比較，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、減速比大、傳動效率高、傳動精度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、航空航天、國防軍工、精密機(jī)床、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。柔輪是諧波減速器的一個關(guān)鍵核心部件，對材料、加工設(shè)備和加工工藝的要求極為苛刻。目前，制備柔輪的材料選用高強(qiáng)度合金鋼，如sncm439合金鋼，其密度約7830kg/m3，屈服強(qiáng)度835mpa，斷裂韌性約100mpa·m1/2，硬度393hv，彈性極限0.2％，采用高精密數(shù)控機(jī)床加工而成，不僅加工難度大，而且工藝流程長，加工成本高。更為嚴(yán)重的問題是，sncm439合金鋼在禮帽形柔輪毛坯的鍛造過程容易發(fā)生裂紋，降低產(chǎn)品的質(zhì)量，提高制造成本，成為制造企業(yè)的痛點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種高強(qiáng)高韌鋯基非晶合金禮帽形柔輪毛坯的成型方法，該成型方法選用的高強(qiáng)高韌鋯基非晶合金比sncm439合金鋼具有更優(yōu)異的機(jī)械性能，拉伸屈服強(qiáng)度≥1600mpa，斷裂韌性≥130mpa·m1/2，彈性極限≥2％；利用過冷液體的超塑性，實(shí)現(xiàn)非晶合金柔輪的近凈成型，成型的柔輪尺寸和形狀接近零件的最終尺寸，大大減小了加工流程，解決鋼制柔輪的存在的工藝技術(shù)和質(zhì)量問題。

2、為達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明目的在于提供一種高強(qiáng)高韌鋯基非晶合禮帽形柔輪毛坯的成型方法，該成型方法包括：

4、將鋯基非晶合金加熱至過冷液體區(qū)間，得到鋯基非晶合金的過冷液體；

5、對過冷液體進(jìn)行超塑性成型，得到禮帽形柔輪毛坯；

6、將禮帽形柔輪毛坯進(jìn)行快速冷卻至鋯基非晶合金的玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下；

7、將冷卻至玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下的毛坯脫模，然后自然冷卻至室溫得到禮帽形柔輪。

8、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，鋯基非晶合金的組成為zrxcua?nibalctidrey，re為稀土元素；

9、其中，a，b，c，d和y均為原子百分比，a，b，c，d，x和y的取值范圍分別是：0≤a≤0.3，0≤b≤0.3，0≤c≤0.15，0≤d≤0.05，0<y≤0.05；x＝1-a-b-c-d-y。

10、a的取值可以是0、0.1、0.2或0.3等，b的取值可以是0、0.1、0.2或0.3等，c的取值可以是0、0.05、0.10或0.15等，d的取值可以是0、0.01、0.02、0.03、0.04或0.05等，y的取值可以是0.01、0.02、0.03、0.04或0.05等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

11、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，稀土元素包括ce、la、y、dy、gd或er中的任意一種或其中兩種或兩種以上的組合。

12、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，鋯基非晶合金的力學(xué)性能為：屈服強(qiáng)度≥1600mpa，斷裂韌性≥130mpa·m1/2，彈性極限≥2％。

13、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，快速加熱前對鋯基非晶合金進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。

14、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，快速加熱前對鋯基非晶合金棒材的玻璃轉(zhuǎn)變溫度tg，晶化溫度tx，熔點(diǎn)tm進(jìn)行測試。

15、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，過冷液體的溫度區(qū)間為tg<t<tm，tg為鋯基非晶合金的玻璃轉(zhuǎn)變溫度，tm為鋯基非晶合金的熔點(diǎn)。

16、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，超塑性成型的方法包括將所述過冷液體在外力的作用下產(chǎn)生觸變流動，并在壓力作用下完成超塑性成型。

17、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，快速冷卻的方法包括強(qiáng)制對流冷卻。

18、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，該高強(qiáng)高韌鋯基非晶合禮帽形柔輪毛坯的成型方法包括：

19、對鋯基非晶合金棒材的玻璃轉(zhuǎn)變溫度tg，晶化溫度tx，熔點(diǎn)tm進(jìn)行測試；

20、將鋯基非晶合金快速加熱至過冷液體區(qū)間，過冷液體的溫度區(qū)間為tg<t<tm，得到鋯基非晶合金的過冷液體；

21、鋯基非晶合金的組成為zrxcua?nibalctidrey，re為稀土元素；其中，a，b，c，d，x和y均為原子百分比，a，b，c，d，x和y的取值范圍分別是：0≤a≤0.3，0≤b≤0.3，0≤c≤0.15，0≤d≤0.05，0<y≤0.05；x＝1-a-b-c-d-y；

22、將過冷液體在外力的作用下產(chǎn)生觸變流動，并在壓力作用下完成超塑性成型，得到禮帽形柔輪毛坯；

23、對禮帽形柔輪毛坯進(jìn)行強(qiáng)制對流冷卻至所述鋯基非晶合金的玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下出模，冷卻至室溫得到禮帽形柔輪。

24、與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

25、本發(fā)明提供一種制備禮帽形柔輪的高強(qiáng)高韌鋯基非晶合金，該成型方法選用的鋯基非晶合金具有優(yōu)異的機(jī)械性能，屈服強(qiáng)度≥1600mpa，斷裂韌性≥130mpa·m1/2，彈性極限≥2％；同時，利用過冷液體的超塑性，實(shí)現(xiàn)非晶合金柔輪的近凈成型，成型的柔輪尺寸和形狀接近零件的最終尺寸，大大減小了加工流程，進(jìn)而解決鋼制柔輪的存在的工藝技術(shù)和質(zhì)量問題。

技術(shù)特征：

1.一種高強(qiáng)高韌鋯基非晶合金禮帽形柔輪毛坯的成型方法，其特征在于，所述成型方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋯基非晶合金，其特征在于，所述鋯基非晶合金的組成為zrxcua?nibalctidrey，re為稀土元素；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋯基非晶合金，其特征在于，所述稀土元素包括ce、la、y、dy、gd或er中的任意一種或至少兩種的組合。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋯基非晶合金，其特征在于，所述鋯基非晶合金的力學(xué)性能為：屈服強(qiáng)度≥1600mpa，斷裂韌性≥130mpa·m1/2，彈性極限≥2％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述快速加熱前，對所述鋯基非晶合金進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述快速加熱前，對所述鋯基非晶合金棒材的玻璃轉(zhuǎn)變溫度tg，晶化溫度tx，熔點(diǎn)tm進(jìn)行測試。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述過冷液體的溫度區(qū)間為tg<t<tm，所述tg為所述鋯基非晶合金的玻璃轉(zhuǎn)變溫度，tm為所述鋯基非晶合金的熔點(diǎn)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述超塑性成型的方法包括將所述過冷液體在外力的作用下產(chǎn)生觸變流動，并在壓力作用下完成超塑性成型。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述快速冷卻的方法包括強(qiáng)制對流冷卻。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述成型方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)高韌鋯基非晶合金禮帽形柔輪毛坯的成型方法，該成型方法包括：將鋯基非晶合金快速加熱至過冷液體區(qū)間，得到鋯基非晶合金的過冷液體；對過冷液體進(jìn)行快速超塑性成型，得到禮帽形柔輪毛坯；將禮帽形柔輪毛坯進(jìn)行快速冷卻至鋯基非晶合金的玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下；將冷卻至玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下的毛坯脫模；將脫模以后得柔輪毛坯自然冷卻至室溫。該成型方法選用高強(qiáng)高韌鋯基非晶合金，利用過冷液體的超塑性，實(shí)現(xiàn)非晶合金柔輪的近凈成型，成型的柔輪尺寸和形狀接近零件的最終尺寸，大大減小了加工量，減小傳統(tǒng)壓鑄工藝的缺陷，提高柔輪毛坯內(nèi)部質(zhì)量，解決鋼制柔輪生產(chǎn)中的存在的工藝和質(zhì)量問題。

技術(shù)研發(fā)人員：寇生中,田濤瑞
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州寒開智能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10