專(zhuān)利名稱(chēng)：特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板半固態(tài)成形方法及其成形模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種履帶板半固態(tài)成形方法及其成形模具。
背景技術(shù)：
履帶在車(chē)輛中起著承重、轉(zhuǎn)向、牽引的重要作用，目前制造履帶板的材料一般是利 用鋼材，其中以高錳鋼應(yīng)用最廣泛，但隨著特種車(chē)輛更小、更輕的發(fā)展趨勢(shì)的要求，如何提 高履帶板質(zhì)量，減輕履帶板重量，延長(zhǎng)履帶板壽命是研究的主要方向，其笨重的裝甲系統(tǒng)必 然是改進(jìn)的方向，以鋁代鋼的要求日益迫切?，F(xiàn)有的履帶成形方法存在鍛造難以成形、鑄造 不能保證履帶板性能要求的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決采用鋼材制備的履帶板較重、鍛造難以成形、鑄造不能 保證履帶板性能的問(wèn)題，提供了一種特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板半固態(tài)成形方法。特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板半固態(tài)成形方法如下一、將SiCp用質(zhì)量濃度為 10%的HF溶液浸泡24小時(shí)進(jìn)行酸洗，對(duì)酸洗過(guò)后的SiCp用蒸餾水每隔1 2小時(shí)進(jìn)行 一次清洗，直至洗液為中性；二、將經(jīng)過(guò)步驟一處理的SiCp在烘干箱中140°C的條件下烘干 2Γ28小時(shí)，然后研磨至粉末狀；三、將粉末狀的SiCp在800°C 士5°C的條件下燒結(jié)2 3小 時(shí)，燒結(jié)過(guò)程中不斷攪拌；四、稱(chēng)取2A50鋁合金和經(jīng)過(guò)步驟三處理的SiCp，其中SiCp占2八50 鋁合金和SiCp總量的體積分?jǐn)?shù)為5VO19Tl0VOl% ；五、將稱(chēng)量好的SiCp用鋁箔包裹起來(lái)，然 后放入攪拌坩堝中加熱至600°C 620°C，保溫30 40min ；六、將2A50鋁合金放入另外一 個(gè)坩堝中熔煉，精煉除渣，待2A50鋁合金熔化后加入純鎂，純鎂占2A50鋁合金、純鎂和SiCp 總量的重量百分含量為2%，然后將2A50鋁合金在640°C 660°C的條件下澆入步驟五所述 的攪拌坩堝中，安裝好攪拌棒并保溫30 40min，然后在初始攪拌溫度為640°C的條件下攪 拌至溫度降低到600°C，最后在半固態(tài)溫度600°C的條件下攪拌40 60min，制得半固態(tài)坯 料，在攪拌時(shí)不斷上下調(diào)整攪拌棒的位置；七、將步驟六得到的半固態(tài)坯料澆注到成形模具 中，加壓成形，即得特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板。所述成形模具包括螺栓、上模板、外凸模、內(nèi)凸模、空腔、凹模、模套、頂桿、下模板、 型芯、加熱孔、定位銷(xiāo)、碟形彈簧、定位銷(xiāo)、螺栓和螺栓，外凸模、內(nèi)凸模、凹模和型芯由上至 下依次制成一體，內(nèi)凸模通過(guò)螺栓和蝶形彈簧與上模板連接，上模板與外凸模通過(guò)螺栓和 定位銷(xiāo)連接，內(nèi)凸模位于外凸模的內(nèi)部，外凸模的下半部分和型芯位于凹模的內(nèi)部，型芯和 下模板通過(guò)頂桿相連，凹模和下模板通過(guò)定位銷(xiāo)相連，凹模位于模套的內(nèi)部，模套通過(guò)螺栓 與下模板相連，模套設(shè)有加熱孔，由內(nèi)凸模、外凸模、凹模、頂桿和型芯包圍形成空腔。發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下
(1)在金屬半固態(tài)下，采用機(jī)械攪拌法制備鋁基復(fù)合材料不但使鋁合金基體獲得球晶 組織，與液態(tài)攪拌相比，可使增強(qiáng)粒子均勻分布在鋁合金基體中。
(2)與現(xiàn)有的履帶板成形相比，本發(fā)明采用了鋁基復(fù)合材料代替了傳統(tǒng)的鋼制材 料，制件性能好，質(zhì)量減輕，耐磨性提高，一次成型，生產(chǎn)效率高；采用本發(fā)明方法得到的特 種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板與鋁合金液態(tài)模鍛成形的履帶板制件相比，其質(zhì)損量減少了 50% 70%ο(3)能夠滿(mǎn)足形狀復(fù)雜的特種車(chē)輛履帶板輕量化及高耐磨性的性能要求。(4)為特種車(chē)輛履帶板成形開(kāi)辟一條新途徑，同時(shí)對(duì)普通車(chē)輛輪轂成形亦具有推
廣意義。


圖1是本發(fā)明成形模具的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的 任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式中特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板半固態(tài)成形方法 如下一、將SiCp用質(zhì)量濃度為10%的HF溶液浸泡24小時(shí)進(jìn)行酸洗，對(duì)酸洗過(guò)后的SiCp 用蒸餾水每隔1 2小時(shí)進(jìn)行一次清洗，直至洗液為中性；二、將經(jīng)過(guò)步驟一處理的SiCp 在烘干箱中140°C的條件下烘干2Γ28小時(shí)，然后研磨至粉末狀；三、將粉末狀的SiCp在 SOO0C 士5°C的條件下燒結(jié)2 3小時(shí)，燒結(jié)過(guò)程中不斷攪拌；四、稱(chēng)取2A50鋁合金和經(jīng)過(guò)步 驟三處理的SiCp，其中SiCp占2A50鋁合金和SiCp總量的體積分?jǐn)?shù)為5VO19Tl0VOl% ；五、 將稱(chēng)量好的SiCp用鋁箔包裹起來(lái)，然后放入攪拌坩堝中加熱至600°C 620°C，保溫30 40min ；六、將2A50鋁合金放入另外一個(gè)坩堝中熔煉，精煉除渣，待2A50鋁合金熔化后加 入純鎂，純鎂占2A50鋁合金、純鎂和SiCp總量的重量百分含量為2%，然后將2A50鋁合金在 640°C 660°C的條件下澆入步驟五所述的攪拌坩堝中，安裝好攪拌棒并保溫30 40min， 然后在初始攪拌溫度為640°C的條件下攪拌至溫度降低到600°C，最后在半固態(tài)溫度600°C 的條件下攪拌40 60min，制得半固態(tài)坯料，在攪拌時(shí)不斷上下調(diào)整攪拌棒的位置；七、將 步驟六得到的半固態(tài)坯料澆注到成形模具中，加壓成形，即得特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶 板；步驟三、步驟六中的攪拌速度為875r/min。本實(shí)施方式中所用的SiCp顆粒度為7μπι，其性能指標(biāo)如下
本實(shí)施方式中所用的2Α50鋁合金的成分如下
本實(shí)施方式步驟七中加壓成型所用的成形壓力機(jī)為2000KN液壓機(jī)。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中將粉末狀的 5土(；在7981的條件下燒結(jié)。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中將粉末狀的 5土(；在8031的條件下燒結(jié)。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中將粉末狀的 5土(；在8001的條件下燒結(jié)。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至四之一不同的是步驟四中SiCp 占2A50鋁合金和SiCp總量的體積分?jǐn)?shù)為6V019T9V01%。其它與具體實(shí)施方式
一至四之一 相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至四之一不同的是步驟四中SiCp 占2A50鋁合金和SiCp總量的體積分?jǐn)?shù)為8vol%。其它與具體實(shí)施方式
一至四之一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六之一不同的是步驟五中加熱 溫度為605°C 615°C。其它與具體實(shí)施方式
一至六之一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六之一不同的是步驟五中加熱 溫度為610V。其它與具體實(shí)施方式
一至六之一相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至八之一不同的是步驟七中將半 固態(tài)坯料在600°C的條件下澆入成形模具中通過(guò)復(fù)合加載獲得鋁基復(fù)合材料履帶板。其它 與具體實(shí)施方式
一至八之一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式本實(shí)施方式中特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板半固態(tài) 成形方法如下一、將SiCp用質(zhì)量濃度為10%的HF溶液浸泡24小時(shí)進(jìn)行酸洗，對(duì)酸洗過(guò) 后的SiCp用蒸餾水每隔1小時(shí)進(jìn)行一次清洗，直至洗液為中性；二、將經(jīng)過(guò)步驟一處理的 SiCp在烘干箱中140°C的條件下烘干24小時(shí)，然后研磨至粉末狀；三、將粉末狀的SiCp在 795°C的條件下燒結(jié)2小時(shí)，燒結(jié)過(guò)程中不斷攪拌；四、稱(chēng)取2A50鋁合金和經(jīng)過(guò)步驟三處理 的SiCp，其中SiCp占2A50鋁合金和SiCp總量的體積分?jǐn)?shù)為5vol% ；五、將稱(chēng)量好的SiCp用 鋁箔包裹起來(lái)，然后放入攪拌坩堝中加熱至600°C，保溫30 40min ；六、將2A50鋁合金 放入另外一個(gè)坩堝中熔煉，精煉除渣，待2A50鋁合金熔化后加入純鎂，純鎂占2A50鋁合金、 純鎂和SiCp總量的重量百分含量為2%，然后將2A50鋁合金在640°C的條件下澆入步驟五 所述的攪拌坩堝中，安裝好攪拌棒并保溫30min，然后在初始攪拌溫度為640°C的條件下攪 拌至溫度降低到600°C，最后在半固態(tài)溫度600°C的條件下攪拌40 60min，制得半固態(tài)坯 料，在攪拌時(shí)不斷上下調(diào)整攪拌棒的位置；七、將步驟六得到的半固態(tài)坯料澆注到成形模具 中，加壓成形，即得特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式中特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板半固態(tài)成形方法如下一、將SiCp用質(zhì)量濃度為10%的HF溶液浸泡24小時(shí)進(jìn)行酸洗，對(duì)酸洗過(guò)后的SiCp 用蒸餾水每隔2小時(shí)進(jìn)行一次清洗，直至洗液為中性；二、將經(jīng)過(guò)步驟一處理的SiCp在烘干 箱中140°C的條件下烘干28小時(shí)，然后研磨至粉末狀；三、將粉末狀的3丨(；在8051的條件 下燒結(jié)3小時(shí)，燒結(jié)過(guò)程中不斷攪拌；四、稱(chēng)取2A50鋁合金和經(jīng)過(guò)步驟三處理的SiCp，其中 SiCp占2A50鋁合金和SiCp總量的體積分?jǐn)?shù)為10vol% ；五、將稱(chēng)量好的SiCp用鋁箔包裹起 來(lái)，然后放入攪拌坩堝中加熱至620°C，保溫30 40min ；六、將2A50鋁合金放入另外一 個(gè)坩堝中熔煉，精煉除渣，待2A50鋁合金熔化后加入純鎂，純鎂占2A50鋁合金、純鎂和SiCp 總量的重量百分含量為2%，然后將2A50鋁合金在660°C的條件下澆入步驟五所述的攪拌坩 堝中，安裝好攪拌棒并保溫30 40min，然后在初始攪拌溫度為640°C的條件下攪拌至溫度 降低到600°C，最后在半固態(tài)溫度600°C的條件下攪拌60min，制得半固態(tài)坯料，在攪拌時(shí)不 斷上下調(diào)整攪拌棒的位置；七、將步驟六得到的半固態(tài)坯料澆注到成形模具中，加壓成形， 即得特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板；步驟三、步驟六中的攪拌速度為875r/min。
具體實(shí)施方式
十二 本實(shí)施方式中特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板半固態(tài)成形方法 如下一、將SiCp用質(zhì)量濃度為10%的HF溶液浸泡24小時(shí)進(jìn)行酸洗，對(duì)酸洗過(guò)后的SiCp 用蒸餾水每隔1. 2小時(shí)進(jìn)行一次清洗，直至洗液為中性；二、將經(jīng)過(guò)步驟一處理的SiCp在烘 干箱中140°C的條件下烘干25小時(shí)，然后研磨至粉末狀；三、將粉末狀的3丨(；在8001的條 件下燒結(jié)2. 5小時(shí)，燒結(jié)過(guò)程中不斷攪拌；四、稱(chēng)取2A50鋁合金和經(jīng)過(guò)步驟三處理的SiCp, 其中SiCp占2A50鋁合金和SiCp總量的體積分?jǐn)?shù)為8vol% ；五、將稱(chēng)量好的SiCp用鋁箔包裹 起來(lái)，然后放入攪拌坩堝中加熱至610°C，保溫35min ；六、將2A50鋁合金放入另外一個(gè)坩 堝中熔煉，精煉除渣，待2A50鋁合金熔化后加入純鎂，純鎂占2A50鋁合金、純鎂和SiCp總 量的重量百分含量為2%，然后將2A50鋁合金在650°C的條件下澆入步驟五所述的攪拌坩堝 中，安裝好攪拌棒并保溫35min，然后在初始攪拌溫度為640°C的條件下攪拌至溫度降低到 6000C，最后在半固態(tài)溫度600°C的條件下攪拌40 60min，制得半固態(tài)坯料，在攪拌時(shí)不斷 上下調(diào)整攪拌棒的位置；七、將步驟六得到的半固態(tài)坯料澆注到成形模具中，加壓成形，即 得特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板；步驟三、步驟六中的攪拌速度為875r/min。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式中成形模具包括螺栓1、上模板2、外凸模3、內(nèi)凸 模4、空腔5、凹模6、模套7、頂桿8、下模板9、型芯10、加熱孔11、定位銷(xiāo)12、碟形彈簧13、定 位銷(xiāo)14、螺栓15和螺栓16，外凸模3、內(nèi)凸模4、凹模6和型芯10由上至下依次制成一體， 內(nèi)凸模4通過(guò)螺栓15和蝶形彈簧13與上模板2連接，上模板2與外凸模3通過(guò)螺栓1和 定位銷(xiāo)14連接，內(nèi)凸模4位于外凸模3的內(nèi)部，外凸模3的下半部分和型芯10位于凹模6 的內(nèi)部，型芯10和下模板9通過(guò)頂桿8相連，凹模6和下模板9通過(guò)定位銷(xiāo)12相連，凹模 6位于模套7的內(nèi)部，模套7通過(guò)螺栓16與下模板9相連，模套7設(shè)有加熱孔11，由內(nèi)凸模 4、外凸模3、凹模6、頂桿8和型芯10包圍形成空腔5。
具體實(shí)施方式
十四結(jié)合圖1本實(shí)施方式中特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板半固態(tài) 成形方法如下一、將SiCp用質(zhì)量濃度為10%的HF溶液浸泡24小時(shí)進(jìn)行酸洗，對(duì)酸洗過(guò)后 的SiCp用蒸餾水每隔1. 5小時(shí)進(jìn)行一次清洗，直至洗液為中性；二、將經(jīng)過(guò)步驟一處理的 SiCp在烘干箱中140°C的條件下烘干28小時(shí)，然后研磨至粉末狀；三、將粉末狀的SiCp在 800°C的條件下燒結(jié)2小時(shí)，燒結(jié)過(guò)程中不斷攪拌；四、稱(chēng)取2A50鋁合金和經(jīng)過(guò)步驟三處理 的SiCp，其中SiCp占2A50鋁合金和SiCp總量的體積分?jǐn)?shù)為10vol% ；五、將稱(chēng)量好的SiCp用鋁箔包裹起來(lái)，然后放入攪拌坩堝中加熱至620°C，保溫40min ；六、將2A50鋁合金放入另 外一個(gè)坩堝中熔煉，精煉除渣，待2A50鋁合金熔化后加入純鎂，純鎂占2A50鋁合金、純鎂和 SiCp總量的重量百分含量為2%，然后將2A50鋁合金在640°C的條件下澆入步驟五所述的攪 拌坩堝中，安裝好攪拌棒并保溫40min，然后在初始攪拌溫度為640°C的條件下攪拌至溫度 降低到600°C，最后在半固態(tài)溫度600°C的條件下攪拌60min，制得半固態(tài)坯料，在攪拌時(shí)不 斷上下調(diào)整攪拌棒的位置；七、將成形模具預(yù)熱至30(TC，在預(yù)熱溫度達(dá)到120 180°C時(shí)， 向成形模具中噴涂石墨潤(rùn)滑劑；八、將步驟六得到的半固態(tài)坯料澆注到成形模具中的空腔 5中，加壓成形，成形時(shí)，上模(外凸模3和內(nèi)凸模4)下行，內(nèi)凸模4在蝶形彈簧13彈力的作 用下，首先作用于坯料，接著隨著蝶形彈簧13的壓縮，外凸模3作用于坯料，實(shí)現(xiàn)對(duì)履帶板 制件壁部的局部加載和補(bǔ)縮，履帶板上模(外凸模3和內(nèi)凸模4)突起的導(dǎo)齒通過(guò)內(nèi)凸模4 反擠成形，即得特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板；步驟三、步驟六中的攪拌速度為875r/min。
本實(shí)施方式步驟八中加壓成型所用的成形壓力機(jī)為2000KN液壓機(jī)。
權(quán)利要求
特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板半固態(tài)成形方法，其特征在于特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板半固態(tài)成形方法如下一、將SiCp用質(zhì)量濃度為10%的HF溶液浸泡24小時(shí)進(jìn)行酸洗，對(duì)酸洗過(guò)后的SiCp用蒸餾水每隔1～2小時(shí)進(jìn)行一次清洗，直至洗液為中性；二、將經(jīng)過(guò)步驟一處理的SiCp在烘干箱中140℃的條件下烘干24~28小時(shí)，然后研磨至粉末狀；三、將粉末狀的SiCp在800℃±5℃的條件下燒結(jié)2~3小時(shí)，燒結(jié)過(guò)程中不斷攪拌；四、稱(chēng)取2A50鋁合金和經(jīng)過(guò)步驟三處理的SiCp，其中SiCp占2A50鋁合金和SiCp總量的體積分?jǐn)?shù)為5vol%~10vol%；五、將稱(chēng)量好的SiCp用鋁箔包裹起來(lái)，然后放入攪拌坩堝中加熱至600℃～620℃，保溫30～40min； 六、將2A50鋁合金放入另外一個(gè)坩堝中熔煉，精煉除渣，待2A50鋁合金熔化后加入純鎂，純鎂占2A50鋁合金、純鎂和SiCp總量的重量百分含量為2%，然后將2A50鋁合金在640℃～660℃的條件下澆入步驟五所述的攪拌坩堝中，安裝好攪拌棒并保溫30～40min，然后在初始攪拌溫度為640℃的條件下攪拌至溫度降低到600℃，最后在半固態(tài)溫度600℃的條件下攪拌40～60min，制得半固態(tài)坯料，在攪拌時(shí)不斷上下調(diào)整攪拌棒的位置；七、將步驟六得到的半固態(tài)坯料澆注到成形模具中，加壓成形，即得特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板半固態(tài)成形方法，其特征在于 步驟七中將半固態(tài)坯料在600°C的條件下澆入成形模具中通過(guò)復(fù)合加載獲得鋁基復(fù)合材料 履帶板。
3.權(quán)利要求1所述特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板半固態(tài)成形方法所用的成形模具， 所述成形模具包括螺栓(1)、上模板(2)、外凸模(3)、內(nèi)凸模(4)、空腔(5)、凹模(6)、模 套(7)、頂桿(8)、下模板(9)、型芯(10)、加熱孔(11)、定位銷(xiāo)(12)、碟形彈簧(13)、定位銷(xiāo) (14)、螺栓(15)和螺栓(16)，外凸模(3)、內(nèi)凸模(4)、凹模(6)和型芯(10)由上至下依次制 成一體，其特征在于內(nèi)凸模(4)通過(guò)螺栓(15)和蝶形彈簧(13)與上模板(2)連接，上模板 (2)與外凸模(3)通過(guò)螺栓(1)和定位銷(xiāo)(14)連接，內(nèi)凸模(4)位于外凸模(3)的內(nèi)部，外 凸模(3)的下半部分和型芯(10)位于凹模(6)的內(nèi)部，型芯(10)和下模板(9)通過(guò)頂桿(8) 相連，凹模(6)和下模板(9)通過(guò)定位銷(xiāo)(12)相連，凹模(6)位于模套(7)的內(nèi)部，模套(7) 通過(guò)螺栓(16)與下模板(9)相連，模套(7)設(shè)有加熱孔(11)，由內(nèi)凸模(4)、外凸模(3)、凹 模(6)、頂桿(8)和型芯(10)包圍形成空腔(5)。
全文摘要
特種車(chē)輛鋁基復(fù)合材料履帶板半固態(tài)成形方法及其成形模具，它涉及一種履帶板半固態(tài)成形方法及其成形模具。本發(fā)明解決了采用鋼材制備的履帶板較重、鍛造難以成形、鑄造不能保證履帶板性能的問(wèn)題。本方法如下一、將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的SiCp用鋁箔包裹起來(lái)，然后放入攪拌坩堝中加熱，保溫；二、將2A50鋁合金澆入步驟一所述的攪拌坩堝中，制得半固態(tài)坯料，再將半固態(tài)坯料，澆注到成形模具中，加壓成形，即得。成形模具由外凸模、內(nèi)凸模、凹模和型芯由上至下依次制成一體。采用本方法得到的制件性能好，質(zhì)量減輕，耐磨性提高，一次成型，生產(chǎn)效率高；本發(fā)明的鋁基復(fù)合材料履帶板與鋁合金液態(tài)模鍛成形的履帶板制件相比，其磨損量減少了50%～70%。
文檔編號(hào)C22C1/10GK101880789SQ201010223440
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者姜巨福, 杜之明, 柳君, 程遠(yuǎn)勝, 陳剛 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)