一種銅合金偶合器渦輪的製造方法

2023-06-12 01:22:16

專利名稱：一種銅合金偶合器渦輪的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種銅合金偶合器渦輪的製造方法，屬輸送機限矩偶合器零部件的設
計與製造的技術領域。
背景技術：
在煤礦井下常用輸送機進行運輸，但大功率輸送機存在起動難、運行負載不均衡
等弊端，而且缺乏有效的過載保護，為解決起動問題，常使用限矩型液力偶合器。 液力偶合器內的主要零件是渦輪和泵輪，統稱葉輪，但渦輪起著十分重要的作用，
故渦輪的形狀、結構和力學性能是十分重要的。 目前，液力偶合器渦輪是用鋁合金材料砂型鑄造成型的，脆性大、強度低、不耐磨、 壽命短， 一經碰撞，極易碎裂，以致造成整個偶合器損壞，不能適應大功率輸送機的傳動要 求。

發明內容
發明目的 本發明的目的就是針對現有技術的不足，採用一種銅錫錳鐵鎳合金材料製作，用 合金化+澆鑄成型+機械加工的方法，製造偶合器渦輪，以大幅度提高渦輪的力學性能、強 度和耐磨性，以致提高偶合器的運行性能，提高使用壽命。
技術方案 本發明使用的化學物質材料為銅、錫、錳、鐵、鎳、塗覆劑，其組合配比用量如下 以千克為計量單位 ②將銅、錫、錳、鐵、鎳固態粉料在烘乾爐內預熱，預熱溫度30(TC 士1(TC，預熱時 間40min，然後恆溫、保溫、靜置，待用； ③開啟電阻熔煉爐，將銅168. 5kg、錫26kg加入熔煉爐內，溫度由2(TC升至
1200°C ± l(TC ，恆溫保溫靜置40min ; 加入鐵21kg、鎳llkg，溫度繼續升溫至1250°C 士1(TC，在此溫度恆溫保溫靜置 30min ; 加入錳28. 5kg，繼續在125(TC熔煉，恆溫、保溫、靜置20min ; 銅、錫、錳、鐵、鎳充分混合，進行合金化反應； 合金化後，溫度降至1200°C，即澆鑄溫度； (4)鑄件澆鑄 ①預熱開合式澆鑄模具，將模具置於烘乾箱中，預熱溫度300°C ; ②在預熱的澆鑄模具中，刷塗塗覆脫模劑，塗覆劑厚度為0. 3mm ; ③將合金化熔液對準開合式模具澆鑄口 ，經陶瓷濾網過濾，澆入圓盤形型腔，澆滿
為止； 澆鑄後，在自然空氣中冷卻； (5)脫模 當模具及鑄件冷卻至40(TC時，打開開合式模具，取出鑄件； (6)細砂中冷卻 將脫模後的鑄件埋於乾燥的細砂中，在自然空氣中冷卻至20°C ; 冷卻後，即為銅合金渦輪鑄件，尺寸為①590X110mm; (7)熱處理調質 將O590X 110mm的鑄件熱處理，進行中溫調質處理，調質參數HB1500 ; (8)機械刨切 將O590X 110mm的鑄件，用機械刨床進行刨切，使兩側面平行、平行度 〃《0. 05mm，外形尺寸為①590 X 105mm ; (9)車制外圓、端面 將刨切後的渦輪毛坯用車床車制外圓，使外圓成型，車制安裝孔、空位槽，並成型， 粗糙度Ra6.3iim，同軸度(D《0. 05mm，外形尺寸為①582X 102mm (10)數控工具機成型渦輪各部 將刨切、精車後的渦輪置於數控工具機加工中心上； 用電腦程式控制，銑削渦輪葉片、渦輪流道、內弧面、外弧面各部並成型，粗糙度 Ra6. 3 ii m ; (11)鉗工打磨 將加工中心銑削成型的渦輪各部倒角、倒圓，打磨各弧面，並成型； (12)檢測、分析 對製造成型的渦輪的形狀、尺寸、粗糙度、形狀位置公差進行測量； 用硬度計對渦輪的硬度、強度進行測量； 用成分分析儀對渦輪的合金元素進行分析； (13)產品包裝存放
對製備的渦輪產品用軟質材料包裝，並置於陰涼、乾燥潔淨環境，防水、防潮、防酸 鹼鹽侵蝕，存放溫度20°C ±3°C ，相對溼度《10% 。 所述的偶合器渦輪的製造，先進行合金化熔煉鑄造，再進行機械加工成型。 所述的偶合器渦輪，所用材料為五元合金，即銅、錫、錳、鐵、鎳，其組合配比為
Cu : Sn : Mn : Fe : Ni = 67 : io : ii : 8 : 4。 有益效果 本發明與背景技術相比具有明顯的先進性，它是針對偶合器渦輪的使用情況，採 用銅錫錳鐵鎳五元合金代替鋁合金，經合金化鑄造，熱處理調質，機械刨切、車制，數控加工 中心銑削成型，製成銅合金渦輪，使偶合器渦輪的機械性能、強度、硬度、韌性、耐摩性得到 了大幅度提高，強度可提高三倍，增大了偶合器的傳動功率，延長了偶合器的使用壽命，此 製造方法工藝流程短，嚴密合理，加工精度高，可靠性好，是十分理想的偶合器渦輪的使用 材料和製造方法，此製造工藝也可用於偶合器泵輪的製造。


圖1為偶合器渦輪結構圖
圖2為偶合器渦輪主視圖
圖3為圖2的B-B剖面圖
圖4為圖2的A-A剖面圖
圖5為開合式模具澆鑄狀態圖
圖中所示，附圖標記清單如下 1、渦輪，2、渦輪葉片，3、渦輪流道，4、安裝孔，5、空位槽，6、內弧面，7、外弧面，8、開 合式模具，9、開合架，10、濾網，11、澆鑄口， 12、型腔，13、五元合金液。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明做進一步說明 圖1、2、3、4所示，為偶合器渦輪結構圖，各部位置，內外弧面、葉片、流道、安裝孔、
空位槽要尺寸正確。 製備所需的化學物質材料，是按製備一個偶合器渦輪計算確定的量值，要嚴格控 制量比。 各化學物質材料為固態粉體，以細粉粒狀為佳，便於施加和熔煉，利於合金化。
各材料要預熱，然後加入熔煉爐。 偶合器渦輪先進行合金熔液澆鑄成圓盤形，然後進行熱處理調質處理，改善鑄件 金相組織結構，利於機械加工。 機械加工採用刨切、車制、數控加工中心整體成型，葉片、流道、內外弧面要正確、圓滑。 圖5所示，為開合式模具澆鑄狀態圖，模具為鉻鎢錳合金工具鋼製作，澆鑄前先進 行預熱，澆鑄時要過濾合金液，澆滿為止，然後冷卻脫模，要防止開裂。
權利要求
一種銅合金偶合器渦輪的製造方法，其特徵在於使用的化學物質材料為銅、錫、錳、鐵、鎳、塗覆劑，其組合配比用量如下以千克為計量單位銅Cu 固態粉體168.5kg±1kg錫Sn 固態粉體26kg±0.5kg錳Mn 固態粉體28.5kg±0.5kg鐵Fe 固態粉體21kg±0.5kg鎳Ni 固態粉體11kg±0.5kg塗覆劑滑石粉+鋁礬土+酚醛樹脂6kg製造方法如下(1)製備開合式澆鑄模具開合式模具用鉻鎢錳鋼材製作；開合式模具為兩片，組裝後為一整體，中間為圓盤形鑄腔，上部為澆鑄口，澆鑄口內設有陶瓷濾網；模具型腔為Φ590×110mm；(2)配製塗覆劑將滑石粉+鋁礬土+酚醛樹脂，混合攪拌，成糊狀；(3)熔煉合金熔液①熔煉在電阻熔爐中進行；②將銅、錫、錳、鐵、鎳固態粉料在烘乾爐內預熱，預熱溫度300℃±10℃，預熱時間40min，然後恆溫、保溫、靜置，待用；③開啟電阻熔煉爐，將銅168.5kg、錫26kg加入熔煉爐內，溫度由20℃升至1200℃±10℃，恆溫保溫靜置40min；加入鐵21kg、鎳11kg，溫度繼續升溫至1250℃±10℃，在此溫度恆溫保溫靜置30min；加入錳28.5kg，繼續在1250℃熔煉，恆溫、保溫、靜置20min；銅、錫、錳、鐵、鎳充分混合，進行合金化反應；合金化後，溫度降至1200℃，即澆鑄溫度；(4)鑄件澆鑄①預熱開合式澆鑄模具，將模具置於烘乾箱中，預熱溫度300℃；②在預熱的澆鑄模具中，刷塗塗覆脫模劑，塗覆劑厚度為0.3mm；③將合金化熔液對準開合式模具澆鑄口，經陶瓷濾網過濾，澆入圓盤形型腔，澆滿為止；④澆鑄後，在自然空氣中冷卻；(5)脫模當模具及鑄件冷卻至400℃時，打開開合式模具，取出鑄件；(6)細砂中冷卻將脫模後的鑄件埋於乾燥的細砂中，在自然空氣中冷卻至20℃；冷卻後，即為銅合金渦輪鑄件，尺寸為Φ590×110mm；(7)熱處理調質將Φ590×110mm的鑄件熱處理，進行中溫調質處理，使HB1500；(8)機械刨切將Φ590×110mm的鑄件，用機械刨床進行刨切，使兩側面平行、平行度//≤0.05mm，外形尺寸為Φ590×105mm；(9)車制外圓、端面將刨切後的渦輪毛坯用車床車制外圓，使外圓成型，車制安裝孔、空位槽，並成型，粗糙度Ra6.3μm，同軸度◎≤0.05mm，外形尺寸為Φ582×102mm；(10)數控工具機成型渦輪各部將刨切、精車後的渦輪置於數控工具機加工中心上；用電腦程式控制，銑削渦輪葉片、渦輪流道、內弧面、外弧面各部並成型，粗糙度Ra6.3μm；(11)鉗工打磨將加工中心銑削成型的渦輪各部倒角、倒圓，打磨各弧面，並成型；(12)檢測、分析對製造成型的渦輪的形狀、尺寸、粗糙度、形狀位置公差進行測量；用硬度計對渦輪的硬度、強度進行測量；用成分分析儀對渦輪的合金元素進行分析；(13)產品包裝存放對製備的渦輪產品用軟質材料包裝，並置於陰涼、乾燥潔淨環境，防水、防潮、防酸鹼鹽侵蝕，存放溫度20℃±3℃，相對溼度≤10％。
2. 根據權利要求1所述的一種銅合金偶合器渦輪的製造方法，其特徵在於所述的偶 合器渦輪的製造，先進行合金化熔煉鑄造，再進行機械加工成型。
3. 根據權利要求1所述的 一 種銅合金偶合器渦輪的製造方法，其特徵在 於所述的偶合器渦輪，所用材料為五元合金，即銅、錫、錳、鐵、鎳，其組合配比為Cu : Sn : Mn : Fe : Ni = 67 : io : ii : 8 : 4。
全文摘要
本發明涉及一種銅合金偶合器渦輪的製造方法，渦輪的使用材料為銅錫錳鐵鎳五元合金，代替原來的鋁合金，經合金化鑄造，熱處理調質，機械刨切、車制、數控加工中心銑削成型，製成銅合金渦輪，使偶合器渦輪的機械性能、強度、硬度、韌性、耐摩性得到大幅度提高，強度可提高了三倍，增大了偶合器的起動功率，延長了偶合器的使用壽命，此製造方法工藝流程短，嚴密合理，加工精度高，可靠性好，是十分理想的偶合器渦輪的使用材料和製造方法，此製造工藝也可用於偶合器泵輪的製造。
文檔編號B23P15/02GK101774114SQ20091026391
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月23日 優先權日2009年12月23日
發明者劉偉, 孟建新, 宋德軍, 張庚雲, 張志珍, 李變榮, 王巧梅, 王騰, 石嵐 申請人:煤炭科學研究總院太原研究院;煤炭科學研究總院山西煤機裝備有限公司