支座專用滑動合金材料、合金滑動結(jié)構(gòu)件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種支座專用滑動合金材料、合金滑動結(jié)構(gòu)件及其制造方法。以該合金材料的總重量為基準(zhǔn)，其成分組成包括：硅0.9?1.5％、鐵≤0.50％、銅≤0.10％、錳0.60?1.1％、鎂0.8?1.3％、鉻≤0.25％、鋅≤0.20％、鈦≤0.1％以及鋁余量。該結(jié)構(gòu)件是采用上述特定成分組成的合金材料經(jīng)過熱處理、拉伸去除應(yīng)力、雙級時(shí)效及滑動面等線速度滾壓處理等步驟制造得到的。該結(jié)構(gòu)件為一體的結(jié)構(gòu)件，其力學(xué)性能、機(jī)械性能、耐磨性、滑動面粗糙度、耐腐蝕性，及與聚四氟乙烯滑板或改性超高分子量聚乙烯滑板等的滑動摩擦系數(shù)，均優(yōu)于國家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，且其屈服強(qiáng)度為280MPa以上，滑動面的粗糙度Ra為1.0μm以下。
【專利說明】
支座專用滑動合金材料、合金滑動結(jié)構(gòu)件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種支座專用滑動合金材料、支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件及其制造方法，該合金滑動結(jié)構(gòu)件可以用于橋梁和建筑等領(lǐng)域的支座中。
【背景技術(shù)】
[0002]支座中的滑動結(jié)構(gòu)件，如球型支座滑動結(jié)構(gòu)件(即中間板或球冠襯板)，目前有三種:一、在碳鋼球面表面鍍一層鉻達(dá)到防腐的目的。通過拋光鍍鉻層來保證表面粗糙度Ra〈
1.6μπι。整個(gè)中間板為“非一體部件”。鍍鉻層需要打磨，在邊角處碳鋼易出現(xiàn)裸露而導(dǎo)致部件防腐失效，打磨后的鍍鉻層基本上都達(dá)不到厚度大于ΙΟΟμπι的技術(shù)要求，成本高，需要第三方鍍鉻，污染環(huán)境。這個(gè)方案已經(jīng)基本被淘汰。二、在碳鋼球面包裹鏡面不銹鋼，與碳鋼接口處焊接連接。鏡面不銹鋼板粗糙度Ra〈0.8μπι。整個(gè)球冠襯板為“非一體部件”，在使用過程中，由于不銹鋼屈服強(qiáng)度較低，易起鼓，會導(dǎo)致轉(zhuǎn)動不靈活等問題。此外，在碳鋼與不銹鋼板的焊接口，焊接材料會產(chǎn)生化學(xué)和電化學(xué)腐蝕，焊條質(zhì)量焊工水平等因素有導(dǎo)致脫焊的風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件防腐失效。三、歐洲支座標(biāo)準(zhǔn)ΕΝ1337-2包含有鋁合金材料作為滑動結(jié)構(gòu)件的相關(guān)內(nèi)容:招合金Al_Mg6M或Al-Si7MgTF表面陽極電鍍鋁層，整個(gè)球冠襯板為非一體部件，通過拋光氧化膜來保證表面粗糙度符合要求。由于材質(zhì)成分問題及沒有恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚭屠烊?yīng)力問題，導(dǎo)致鋁合金滑動結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度低和耐磨性差等問題。同時(shí)，電鍍層脫落會導(dǎo)致腐蝕問題，鍍膜過程污染環(huán)境，不適于推廣使用。也由于上述種種原因，該鋁合金滑動結(jié)構(gòu)件在中國國內(nèi)沒有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種支座專用滑動合金材料、一種支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件及其制造方法。本發(fā)明提供的支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件為一體的結(jié)構(gòu)件，具有較好的力學(xué)性能、機(jī)械性能、耐磨性、滑動面粗糙度及耐腐蝕性等性能。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明首先提供了一種支座專用滑動合金材料，以所述支座專用滑動合金材料的總重量為基準(zhǔn)，其成分組成包括:硅0.9-1.5 %、鐵< 0.50 %、銅<
0.10%、錳0.60-1.1%、鎂0.8-1.3%、鉻 <0.25%、鋅 <0.20%、鈦 <0.1% 以及鋁余量。
[0005]本發(fā)明提供的合金材料通過在以鋁中添加硅、鉻、鋅、錳、鎂、鈦等成分，并優(yōu)化各成分的比例，能夠提高以該合金材料制備得到的合金結(jié)構(gòu)件的機(jī)械強(qiáng)度、機(jī)加工性能和耐腐蝕性等性能。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，優(yōu)選地，上述支座專用滑動合金材料可以通過以下步驟制造得到:按照成分組成選取并稱量原材料，然后進(jìn)行熔煉、精煉和鑄造，制備得到鑄錠，即為所述的支座專用滑動合金材料。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，優(yōu)選地，在上述制造步驟中，按照成分組成選取并稱量原材料是按照成分組成選取并稱量純鋁塊、鋁鐵塊、鋁銅塊、鋁錳塊、鋁鎂塊、鋁鉻塊、鋁鋅塊以及鋁鈦塊，并且這些金屬塊或合金塊可以為小塊的鑄錠。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，優(yōu)選地，在上述制造步驟中，所述熔煉的步驟包括:將選取并稱量后原材料在740-760 °C進(jìn)行熔煉，得到鋁合金熔液。本發(fā)明對于熔煉的時(shí)間或速度不做限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)采用的熔煉爐的不同進(jìn)行常規(guī)的調(diào)節(jié)，只要使所述原材料熔化均勻即可。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，優(yōu)選地，在上述制造步驟中，所述精煉的步驟包括:將熔煉得到的鋁合金熔液在735-745°C精煉10-20分鐘，然后在735-745°C靜置25-35分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液。在本發(fā)明中，在熔煉之后，可以對鋁合金熔液攪拌幾次以使鋁合金熔液更為均勻(對于攪拌的速度和時(shí)間不做限制，可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行常規(guī)的調(diào)節(jié))，然后再轉(zhuǎn)入靜置爐中進(jìn)行精煉。并且，所述精煉可以在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行，氮?dú)獾膲毫梢詾?-2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，并且在精煉時(shí)可以使用氮?dú)膺M(jìn)行噴粉(即噴入精煉劑)，噴粉后可以在合金的表面形成保護(hù)層，防止合金氧化。噴粉所用的粉劑可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的精煉劑，該精煉劑的使用量可以為進(jìn)行精煉的鋁合金熔液總重量的1_2%。并且在靜置時(shí)停止噴入氮?dú)夂途珶拕Ｒ簿褪钦f，所述精煉的步驟可以包括:將熔煉得到的鋁合金熔液在735-745°C精煉10-20分鐘，在精煉時(shí)噴入氮?dú)夂途珶拕?，氮?dú)獾膲毫?-2大氣壓力，精煉劑的使用量為進(jìn)行精煉的鋁合金熔液總重量的1_2%，然后停止噴入氮?dú)夂途珶拕?，并?35-745 0C靜置25-35分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，優(yōu)選地，在上述制造步驟中，在精煉之后，可以對精煉得到的鋁合金熔液進(jìn)行過濾，以除去熔體中的氧化物、夾渣等，然后再進(jìn)行鑄造。此外，在本發(fā)明中，所述鑄造可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的鑄造工藝。并且，本發(fā)明對于鑄造得到的鑄錠的規(guī)格不做特別限定，可以根據(jù)所要制造的結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行常規(guī)調(diào)整。
[0011]此外，本申請還提供了一種支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件，其為采用上述的支座專用滑動合金材料(即上述的鑄錠)通過均勻化退火、熱乳、淬火、拉伸、時(shí)效、精車及等線速度滾壓的處理步驟而制造得到的。
[0012]在上述支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件中，優(yōu)選地，所述均勻化退火的步驟包括:將上述的支座專用滑動合金材料(即上述的鑄錠)在555-565°C保溫8-10小時(shí)進(jìn)行均勻化退火處理，得到均勻化退火處理后的鑄錠。該均勻化退火處理可以采用離線爐中熱處理方式，可以在熱處理爐(例如輥底式爐)中進(jìn)行。本申請采用的合金材料的變形抗力大，而支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件對于其力學(xué)性能指標(biāo)要求高，在采用上述均勻化退火處理后，合金組織發(fā)生如下變化:(1)晶內(nèi)偏析消失;(2)Mg2Si相溶入α(Α1)中，不平衡共晶消失；⑶P(Al9Fe2Si2)相向Ct(Al12Fe3Si2)相轉(zhuǎn)變，并細(xì)化含鐵相粒子，因而使得制造得到的結(jié)構(gòu)件具有較好的力學(xué)性能。
[0013]在上述支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件中，優(yōu)選地，所述熱乳的步驟包括:將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到500-520°C，然后進(jìn)行熱乳(采用熱乳機(jī))，乳輥的溫度為20-30°C、乳輥粗糙度為12.5μηι以下、乳制速度為lm/s以上、乳制力為800噸以下、乳制道次為15-20道次、總壓下率為10%以上，得到熱乳板材。其中，將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到500-520°C，可以采用電加熱爐，這種加熱方式的優(yōu)點(diǎn)是:(I)加熱時(shí)間短；(2)溫度控制準(zhǔn)確，誤差不超過± 3 °C。更優(yōu)選地，進(jìn)行上述熱乳后得到的熱乳板材的規(guī)格為厚度30-250mm，寬度2.5m以下，長度5m以下。
[0014]在上述支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件中，優(yōu)選地，所述淬火的步驟包括:將熱乳后得到的熱乳板材加熱到500-540 °C，然后以8-12cm/s的行進(jìn)速度用10-30 °C的水噴淋使板材的溫度降到50 °C以下，得到淬火后的板材。本申請的合金材料的淬火敏感性高，將其熱乳板材加熱到500-540°C進(jìn)行硬化處理后再進(jìn)行淬火，能夠使制造得到的結(jié)構(gòu)件具有較好的機(jī)械性會K。
[0015]在上述支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件中，優(yōu)選地，所述拉伸的步驟包括:將淬火后的板材在拉伸道次變形率為1-1.5%的條件下進(jìn)行拉伸(可以采用拉伸模具進(jìn)行拉伸)，以去除應(yīng)力，得到拉伸后的板材。更優(yōu)選地，在淬火后3小時(shí)內(nèi)進(jìn)行拉伸。
[0016]在上述支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件中，優(yōu)選地，所述時(shí)效的步驟包括:將拉伸后的板材在170-180°C保溫5±0.5小時(shí)，然后再在170-180°C保溫5±0.5小時(shí)，進(jìn)行雙級時(shí)效處理，得到時(shí)效處理后的板材。通過上述的均勻化退火熱處理、拉伸處理、雙級時(shí)效處理等步驟，能夠提高合金板材的機(jī)械性能、機(jī)加工性能和耐腐蝕性。
[0017]在上述支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件中，優(yōu)選地，所述精車的步驟包括:將時(shí)效處理后的板材進(jìn)行精車，得到精車后的型材，并且使所述型材為球冠體型材，所述球冠體型材的曲率半徑為1m以下，直徑為5m以下，且所述球冠體型材的圓形平面的四周留有厚度5-10mm的加工余量。
[0018]在上述支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件中，優(yōu)選地，所述等線速度滾壓的步驟包括:將精車后的球冠體型材的曲面(即滑動面)進(jìn)行等線速度滾壓(可以采用滾壓刀進(jìn)行等線速度滾壓)，并控制等線速度滾壓過盈量為0.2-0.5mm、滾壓速度為700-900轉(zhuǎn)/min、進(jìn)給量為0.02-
0.05mm，使?jié)L壓后的曲面的粗糙度Ra為1.Ομπι以下，得到支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件。等線速度滾壓后的曲面呈現(xiàn)“不銹鋼化”，表面色澤與力學(xué)性能均和鏡面不銹鋼基本相同，該等線速度滾壓工藝封閉與硬化了曲面金屬層，降低了表面粗糙度，提高了表面硬度、耐磨性、耐腐蝕性和抗疲勞性能。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，優(yōu)選地，本發(fā)明提供的支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件的屈服強(qiáng)度為280MPa以上，該結(jié)構(gòu)件的滑動面(即球冠體型材的曲面)的粗糙度Ra為1.Ομπι以下。
[0020]另一方面，本發(fā)明還提供了一種支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件的制造方法，其可以為上述支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件的制造方法，該方法包括以下步驟:
[0021 ] (I)配料:以重量百分比計(jì)，按照硅0.9-1.5 %、鐵< 0.50 %、銅< 0.10 %、錳0.60-
1.1%、鎂0.8-1.3%、鉻< 0.25%、鋅< 0.20 %、鈦< 0.1 %以及鋁余量的成分組成選取并稱量原材料；
[0022](2)熔煉:將選取并稱量后的原材料在740_760°C進(jìn)行熔煉，得到鋁合金熔液；
[0023](3)精煉:將熔煉得到的鋁合金熔液在735-745°C精煉10-20分鐘，然后在735-745°C靜置25-35分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液；
[0024](4)鑄造:將精煉后的鋁合金熔液鑄造成型，得到鑄錠；
[0025](5)均勻化退火:將鑄錠在555-565°C保溫8-10小時(shí)進(jìn)行均勻化退火處理，得到均勻化退火處理后的鑄錠；
[0026](6)熱乳:將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到500-520 °C，然后進(jìn)行熱乳(采用熱乳機(jī))，并控制乳棍的溫度為20-30°C、乳棍粗糙度為12.5μηι以下、乳制速度為lm/s以上、乳制力為800噸以下、乳制道次為15-20道次、總壓下率為1 %以上，得到熱乳板材；
[0027](7)淬火:將熱乳板材加熱到500-540 °C，然后以8-12cm/s的行進(jìn)速度用10-30 °C的水噴淋使板材的溫度降到50°C以下，得到淬火后的板材；
[0028](8)拉伸:將淬火后的板材在拉伸道次變形率為1-1.5%的條件下進(jìn)行拉伸(可以采用拉伸模具進(jìn)行拉伸)，以去除應(yīng)力，得到拉伸后的板材；
[0029](9)時(shí)效:將拉伸后的板材在170-180 °C保溫5±0.5小時(shí)，然后再在170-180 °C保溫5 ± 0.5小時(shí)，進(jìn)行雙級時(shí)效處理，得到時(shí)效處理后的板材；
[0030](10)精車:將時(shí)效處理后的板材進(jìn)行精車，得到精車后的型材，并且使所述型材為球冠體型材，所述球冠體型材的曲率半徑為1m以下，直徑為5m以下，且所述球冠體型材的圓形平面的四周留有厚度5-10mm的加工余量；
[0031](11)等線速度滾壓:將精車得到的球冠體型材的曲面(即滑動面)進(jìn)行等線速度滾壓(可以采用滾壓刀進(jìn)行等線速度滾壓)，并控制等線速度滾壓過盈量為0.2-0.5_、滾壓速度為700-900轉(zhuǎn)/min、進(jìn)給量為0.02-0.05mm，使等線速度滾壓后的曲面的粗糙度Ra為1.Ομπι以下，得到所述的支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件。
[0032]在上述制造方法中，優(yōu)選地，選取并稱量的原材料包括純鋁塊、鋁鐵塊、鋁銅塊、鋁錳塊、鋁鎂塊、鋁鉻塊、鋁鋅塊以及鋁鈦塊，并且這些金屬塊或合金塊可以為小塊的鑄錠。
[0033]在上述制造方法中，本發(fā)明的對于熔煉的時(shí)間或速度不做限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)采用的熔煉爐的不同進(jìn)行常規(guī)的調(diào)節(jié)，只要使所述原材料熔化均勻即可。
[0034]在上述制造方法中，在熔煉之后，可以對鋁合金熔液攪拌幾次以使鋁合金熔液更為均勻(對于攪拌的速度和時(shí)間不做限制，可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行常規(guī)的調(diào)節(jié))，然后再轉(zhuǎn)入靜置爐中進(jìn)行精煉。并且，所述精煉可以在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行，氮?dú)獾膲毫梢詾?-2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，并且在精煉時(shí)可以使用氮?dú)膺M(jìn)行噴粉(即噴入精煉劑)，噴粉后可以在合金的表面形成保護(hù)層，防止合金氧化。噴粉所用的粉劑可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的精煉劑，該精煉劑的使用量可以為進(jìn)行精煉的鋁合金熔液總重量的1_2%。并且在靜置時(shí)停止噴入氮?dú)夂途珶拕?。也就是說，所述精煉的步驟可以包括:將熔煉得到的鋁合金熔液在735-745 0C精煉10-20分鐘，在精煉時(shí)噴入氮?dú)夂途珶拕獨(dú)獾膲毫?-2大氣壓力，精煉劑的使用量為進(jìn)行精煉的鋁合金熔液總重量的1_2%，然后停止噴入氮?dú)夂途珶拕?，并?35-745°C靜置25-35分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液。
[0035]在上述制造方法中，在精煉之后，可以對精煉得到的鋁合金熔液進(jìn)行過濾，以除去熔體中的氧化物、夾渣等，然后再進(jìn)行鑄造。此外，在本發(fā)明中，所述鑄造可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的鑄造工藝。并且，本發(fā)明對于鑄造得到的鑄錠的規(guī)格不做特別限定，可以根據(jù)所要制造的結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行常規(guī)調(diào)整。
[0036]在上述制造方法中，所述的均勻化退火處理可以采用離線爐中熱處理方式，可以在熱處理爐(例如輥底式爐)中進(jìn)行。
[0037]在上述制造方法中，優(yōu)選地，將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到500-520°C可以采用電加熱爐。
[0038]在上述制造方法中，優(yōu)選地，所述熱乳板材的規(guī)格為厚度30_250111111，寬度2.5111以下，長度5m以下。
[0039]在上述制造方法中，優(yōu)選地，在淬火后3小時(shí)內(nèi)進(jìn)行拉伸。
[0040]本發(fā)明提供了一種支座專用滑動合金材料(牌號:ZHH-T651)、一種支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件及其制造方法。本發(fā)明提供的支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件采用具有特定成分組成的合金材料經(jīng)過熱處理、拉伸去除應(yīng)力、雙級時(shí)效及滑動面等線速度滾壓處理等步驟制造得到，該結(jié)構(gòu)件為一體的結(jié)構(gòu)件(即同一材質(zhì)整體結(jié)構(gòu)件)，其力學(xué)性能、機(jī)械性能、耐磨性、滑動面粗糙度、耐腐蝕性，及與聚四氟乙烯滑板或改性超高分子量聚乙烯滑板等的滑動摩擦系數(shù)，均優(yōu)于國家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。本發(fā)明提供的支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件的屈服強(qiáng)度為280MPa以上，該結(jié)構(gòu)件的滑動面(即球冠體型材的曲面)的粗糙度Ra為1.Ομπι以下，其具有較高的強(qiáng)度、韌性以及耐腐蝕性等性能。
[0041]本發(fā)明解決了長期困擾支座滑動結(jié)構(gòu)件不為一體及不耐腐蝕等一系列問題，本發(fā)明規(guī)避了鍍鉻層方案、包裹不銹鋼板方案及鋁合金陽極氧化層方案這三個(gè)方案的先天不足與后天安全隱患問題，技術(shù)先進(jìn)，使用安全，耐腐蝕性突出，使用壽命可達(dá)50年以上，成本只略高于目前使用的三個(gè)方案，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，并且不存在環(huán)境污染問題。本發(fā)明提供的支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件可以放在空氣中、含有氯、氟的工業(yè)環(huán)境中及海水中使用，并且適合作為鐵路、公路及房屋等各類支座中與聚四氟乙烯板或/和超高分子量聚乙烯板等對磨的滑動結(jié)構(gòu)件，因此，該支座滑動結(jié)構(gòu)件具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0042]圖1為本發(fā)明的提供的支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明，但不能理解為對本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。
[0044]實(shí)施例1
[0045]本實(shí)施例提供了一種支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件，其是按照以下步驟制造得到的:
[0046](I)配料:以重量百分比計(jì)，按照硅0.9%、鐵0.50%、銅0.10%、錳0.6%、鎂0.8%、鉻0.25%、鋅0.20%、鈦0.1 %以及鋁余量的成分組成選取并稱量小塊的純鋁塊、鋁鐵塊、鋁銅塊、招猛塊、招儀塊、招絡(luò)塊、招梓塊以及招欽塊；
[0047](2)熔煉:將選取并稱量后的原材料送入熔煉爐中在740 0C進(jìn)行熔煉，得到鋁合金熔液，之后，對鋁合金熔液攪拌兩次以上以使鋁合金熔液更為均勻(對于攪拌的速度和時(shí)間不做限制，可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行常規(guī)的調(diào)節(jié))；
[0048](3)精煉:將熔煉得到的鋁合金熔液轉(zhuǎn)入靜置爐中，使用氮?dú)鈬娙刖珶拕?，?35°C以及氮?dú)鈿夥障戮珶?5分鐘，氮?dú)獾膲毫?.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，停止噴入氮?dú)夂途珶拕缓笤?35°C靜置30分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液；
[0049]其中，所使用的精煉劑為成都居里冶金材料有限公司生產(chǎn)的JLAJl;該精煉劑的使用量為轉(zhuǎn)入靜置爐中的進(jìn)行精煉的鋁合金熔液總重量的1%;
[0050]在精煉之后，對精煉得到的鋁合金熔液進(jìn)行過濾(例如可以在靜置爐爐口與鑄模之間設(shè)置過濾裝置)，以除去熔體中的氧化物、夾渣等，然后再進(jìn)行鑄造；
[0051 ] (4)鑄造:將精煉后的鋁合金熔液鑄造成型，得到鑄錠；
[0052](5)均勻化退火:將鑄錠轉(zhuǎn)入輥底式爐中在555 V保溫9小時(shí)進(jìn)行均勻化退火處理，得到均勻化退火處理后的鑄錠；
[0053](6)熱乳:采用電加熱爐將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到500°C，然后采用熱乳機(jī)進(jìn)行熱乳，并控制乳棍的溫度為23°C、乳棍粗糙度為ΙΟμπι、乳制速度為lm/s、乳制力為700噸、乳制道次為18道次、總壓下率為45%，得到熱乳板材，該熱乳板材的規(guī)格為厚度50mm，寬度2.5m，長度5m;
[0054](7)淬火:將熱乳板材加熱到540°C，然后以lOcm/s的行進(jìn)速度用15°C的水噴淋使板材的溫度降到50°C以下，得到淬火后的板材；
[0055](8)拉伸:在淬火后3小時(shí)內(nèi)，將淬火后的板材在拉伸道次變形率為I %的條件下進(jìn)行拉伸(可以采用拉伸模具進(jìn)行拉伸)，以去除應(yīng)力，得到拉伸后的板材；
[0056](9)時(shí)效:將拉伸后的板材在170°C保溫5小時(shí)，然后再在170 V保溫5小時(shí)，進(jìn)行雙級時(shí)效處理，得到時(shí)效處理后的板材；
[0057](10)精車:將時(shí)效處理后的板材進(jìn)行精車，得到精車后的型材，并且使所述型材為球冠體型材，所述球冠體型材的曲率半徑為0.7m，直徑為0.4m，且所述球冠體型材的圓形平面的四周留有厚度5mm的加工余量；
[0058](11)等線速度滾壓:將精車得到的球冠體型材的曲面(即滑動面)進(jìn)行等線速度滾壓(可以采用滾壓刀進(jìn)行等線速度滾壓)，并控制等線速度滾壓過盈量為0.3mm、滾壓速度為700轉(zhuǎn)/min、進(jìn)給量為0.02mm，使等線速度滾壓后的曲面的粗糙度Ra為1.Ομπι以下，得到所述的支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0059]經(jīng)測試，該支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件的屈服強(qiáng)度為280MPa，滑動面的粗糙度Ra為
0.8μπι。采用該支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件與改性超高分子量聚乙烯滑板在45MPa的壓力、15mm/s的滑動速度以及潤滑的條件下進(jìn)行摩擦實(shí)驗(yàn)，結(jié)果為:該改性超高分子量聚乙烯滑板的磨損率不大于15ym/km。采用該支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件進(jìn)行1000小時(shí)標(biāo)準(zhǔn)鹽霧實(shí)驗(yàn)，結(jié)果為:該結(jié)構(gòu)件無腐蝕(N級)。采用該支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件應(yīng)用在設(shè)計(jì)荷載為5000kN的支座中，在進(jìn)行200萬次壓力疲勞后，該結(jié)構(gòu)件完好無損。
[0060]實(shí)施例2
[0061]本實(shí)施例提供了一種支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件，其是按照以下步驟制造得到的:
[0062](I)配料:以重量百分比計(jì)，按照硅1.5%、鐵0.30%、銅0.08%、錳1.1 %、鎂1.3%、鉻0.2 %、鋅0.15 %、鈦0.08 %以及鋁余量的成分組成選取并稱量小塊的純鋁塊、鋁鐵塊、鋁銅塊、招猛塊、招儀塊、招絡(luò)塊、招梓塊以及招欽塊；
[0063](2)熔煉:將選取并稱量后的原材料送入熔煉爐中在760 0C進(jìn)行熔煉，得到鋁合金熔液，之后，對鋁合金熔液攪拌兩次以上以使鋁合金熔液更為均勻(對于攪拌的速度和時(shí)間不做限制，可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行常規(guī)的調(diào)節(jié))；
[0064](3)精煉:將熔煉得到的鋁合金熔液轉(zhuǎn)入靜置爐中，使用氮?dú)鈬娙刖珶拕?，?45°C以及氮?dú)鈿夥障戮珶?0分鐘，氮?dú)獾膲毫?個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，停止噴入氮?dú)夂途珶拕?，然后?45°C靜置25分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液；
[0065]其中，所使用的精煉劑為成都居里冶金材料有限公司生產(chǎn)的JLAJl;該精煉劑的使用量為轉(zhuǎn)入靜置爐中的進(jìn)行精煉的鋁合金熔液總重量的1.5% ;
[0066]在精煉之后，對精煉得到的鋁合金熔液進(jìn)行過濾(例如可以在靜置爐爐口與鑄模之間設(shè)置過濾裝置)，以除去熔體中的氧化物、夾渣等，然后再進(jìn)行鑄造；
[0067](4)鑄造:將精煉后的鋁合金熔液鑄造成型，得到鑄錠；
[0068](5)均勻化退火:將鑄錠轉(zhuǎn)入輥底式爐中在565 V保溫8小時(shí)進(jìn)行均勻化退火處理，得到均勻化退火處理后的鑄錠；
[0069](6)熱乳:采用電加熱爐將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到510°C，然后采用熱乳機(jī)進(jìn)行熱乳，并控制乳棍的溫度為27°C、乳棍粗糙度為12μηι、乳制速度為1.5m/s、乳制力為7 5 O噸、乳制道次為16道次、總壓下率為4 O %，得到熱乳板材，該熱乳板材的規(guī)格為厚度150mm，寬度2m，長度3m;
[0070](7)淬火:將熱乳板材加熱到510°C，然后以8cm/s的行進(jìn)速度用10°C的水噴淋使板材的溫度降到50°C以下，得到淬火后的板材；
[0071 ] (8)拉伸:在淬火后3小時(shí)內(nèi)，將淬火后的板材在拉伸道次變形率為1.5%的條件下進(jìn)行拉伸(可以采用拉伸模具進(jìn)行拉伸)，以去除應(yīng)力，得到拉伸后的板材；
[0072](9)時(shí)效:將拉伸后的板材在175°C保溫4.5小時(shí)，然后再在175°C保溫4.5小時(shí)，進(jìn)行雙級時(shí)效處理，得到時(shí)效處理后的板材；
[0073](10)精車:將時(shí)效處理后的板材進(jìn)行精車，得到精車后的型材，并且使所述型材為球冠體型材，所述球冠體型材的曲率半徑為9m，直徑為3m，且所述球冠體型材的圓形平面的四周留有厚度7mm的加工余量；
[0074](11)等線速度滾壓:將精車得到的球冠體型材的曲面(即滑動面)進(jìn)行等線速度滾壓(可以采用滾壓刀進(jìn)行等線速度滾壓)，并控制等線速度滾壓過盈量為0.2mm、滾壓速度為900轉(zhuǎn)/min、進(jìn)給量為0.05mm，使等線速度滾壓后的曲面的粗糙度Ra為1.Ομπι以下，得到所述的支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0075]經(jīng)測試，該支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件的屈服強(qiáng)度為290MPa，滑動面的粗糙度Ra為0.9μπιο
[0076]實(shí)施例3
[0077]本實(shí)施例提供了一種支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件，其是按照以下步驟制造得到的:
[0078](I)配料:以重量百分比計(jì)，按照硅1.2%、鐵0.3%、銅0.06%、錳0.8%、鎂1.0%、鉻0.15%、鋅0.1 %、鈦0.07%以及鋁余量的成分組成選取并稱量小塊的純鋁塊、鋁鐵塊、鋁銅塊、招猛塊、招儀塊、招絡(luò)塊、招梓塊以及招欽塊；
[0079](2)熔煉:將選取并稱量后的原材料送入熔煉爐中在750 0C進(jìn)行熔煉，得到鋁合金熔液，之后，對鋁合金熔液攪拌兩次以上以使鋁合金熔液更為均勻(對于攪拌的速度和時(shí)間不做限制，可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行常規(guī)的調(diào)節(jié))；
[0080](3)精煉:將熔煉得到的鋁合金熔液轉(zhuǎn)入靜置爐中，使用氮?dú)鈬娙刖珶拕?，?400C以及氮?dú)鈿夥障戮珶?0分鐘，氮?dú)獾膲毫?.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，停止噴入氮?dú)夂途珶拕?，然后?40°C靜置35分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液；
[0081 ]其中，所使用的精煉劑為成都居里冶金材料有限公司生產(chǎn)的JLAJl;該精煉劑的使用量為轉(zhuǎn)入靜置爐中的進(jìn)行精煉的鋁合金熔液總重量的1%;
[0082]在精煉之后，對精煉得到的鋁合金熔液進(jìn)行過濾(例如可以在靜置爐爐口與鑄模之間設(shè)置過濾裝置)，以除去熔體中的氧化物、夾渣等，然后再進(jìn)行鑄造；
[0083](4)鑄造:將精煉后的鋁合金熔液鑄造成型，得到鑄錠；
[0084](5)均勻化退火:將鑄錠轉(zhuǎn)入輥底式爐中在560 °C保溫10小時(shí)進(jìn)行均勻化退火處理，得到均勻化退火處理后的鑄錠；
[0085](6)熱乳:采用電加熱爐將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到520°C，然后采用熱乳機(jī)進(jìn)行熱乳，并控制乳棍的溫度為25°C、乳棍粗糙度為9μηι、乳制速度為2m/s、乳制力為650噸、乳制道次為20道次、總壓下率為5O %，得到熱乳板材，該熱乳板材的規(guī)格為厚度25Omm，寬度1.5m，長度2.5m;
[0086](7)淬火:將熱乳板材加熱到530 °C，然后以12cm/s的行進(jìn)速度用20 V的水噴淋使板材的溫度降到50°C以下，得到淬火后的板材；
[0087](8)拉伸:在淬火后3小時(shí)內(nèi)，將淬火后的板材在拉伸道次變形率為1.2%的條件下進(jìn)行拉伸(可以采用拉伸模具進(jìn)行拉伸)，以去除應(yīng)力，得到拉伸后的板材；
[0088](9)時(shí)效:將拉伸后的板材在180°C保溫5.5小時(shí)，然后再在180°C保溫5.5小時(shí)，進(jìn)行雙級時(shí)效處理，得到時(shí)效處理后的板材；
[0089](10)精車:將時(shí)效處理后的板材進(jìn)行精車，得到精車后的型材，并且使所述型材為球冠體型材，所述球冠體型材的曲率半徑為10m，直徑為5m，且所述球冠體型材的圓形平面的四周留有厚度1mm的加工余量；
[0090](11)等線速度滾壓:將精車得到的球冠體型材的曲面(即滑動面)進(jìn)行等線速度滾壓(可以采用滾壓刀進(jìn)行等線速度滾壓)，并控制等線速度滾壓過盈量為0.4mm、滾壓速度為800轉(zhuǎn)/min、進(jìn)給量為0.03mm，使?jié)L壓后的曲面的粗糙度Ra為1.Ομπι以下，得到所述的支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0091]經(jīng)測試，該支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件的屈服強(qiáng)度為300MPa，滑動面的粗糙度Ra為0.8μπιο
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種支座專用滑動合金材料，以所述支座專用滑動合金材料的總重量為基準(zhǔn)，其成分組成包括:硅0.9-1.5 %、鐵 < 0.5 %、銅 < 0.I %、錳0.6-1.I %、鎂0.8-1.3 %、鉻 <.0.25%、鋅<0.2%、鈦<0.1%以及鋁余量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支座專用滑動合金材料，其是通過以下步驟制造得到的:按照成分組成選取并稱量原材料，然后進(jìn)行熔煉、精煉和鑄造，制備得到鑄錠，即為所述的支座專用滑動合金材料； 其中，所述熔煉的步驟包括:將選取并稱量后原材料在740-760°C進(jìn)行熔煉，得到鋁合金熔液； 所述精煉的步驟包括:將熔煉得到的鋁合金熔液在735-745°C精煉10-20分鐘，然后在.735-745°C靜置25-35分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液;優(yōu)選地，所述精煉的步驟包括:將熔煉得到的鋁合金熔液在735-745 °C精煉10-20分鐘，在精煉時(shí)噴入氮?dú)夂途珶拕?，氮?dú)獾膲毫?-2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，精煉劑的使用量為進(jìn)行精煉的鋁合金熔液總重量的1-2%，然后停止噴入氮?dú)夂途珶拕?，并?35-745°C靜置25-35分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液。3.—種支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件，其為采用權(quán)利要求1或2所述的支座專用滑動合金材料通過均勻化退火、熱乳、淬火、拉伸、時(shí)效、精車及等線速度滾壓的處理步驟而制造得到的。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件，其中，所述均勻化退火的步驟包括:將所述的支座專用滑動合金材料在555-565Γ保溫8-10小時(shí)進(jìn)行均勻化退火處理，得到均勻化退火處理后的鑄錠； 所述熱乳的步驟包括:將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到500-520°C，然后進(jìn)行熱乳，乳棍的溫度為20-30 °C、乳棍粗糙度為12.5μηι以下、乳制速度為lm/s以上、乳制力為800噸以下、乳制道次為15-20道次、總壓下率為10%以上，得到熱乳板材;優(yōu)選地，所述熱乳板材的規(guī)格為厚度30-250mm，寬度2.5m以下，長度5m以下。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件，其中，所述淬火的步驟包括:將熱乳后得到的熱乳板材加熱到500-540°C，然后以8-12cm/s的行進(jìn)速度用10-30°C的水噴淋使板材的溫度降到50°C以下，得到淬火后的板材。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件，其中，所述拉伸的步驟包括:將淬火后的板材在拉伸道次變形率為1-1.5%的條件下進(jìn)行拉伸，以去除應(yīng)力，得到拉伸后的板材;優(yōu)選地，在淬火后3小時(shí)內(nèi)進(jìn)行拉伸。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件，其中，所述時(shí)效的步驟包括:將拉伸后的板材在170-180°C保溫5±0.5小時(shí)，然后再在170-180°(:保溫5±0.5小時(shí)，進(jìn)行雙級時(shí)效處理，得到時(shí)效處理后的板材。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件，其中，所述精車的步驟包括:將時(shí)效處理后的板材進(jìn)行精車，得到精車后的型材，并且使所述型材為球冠體型材，所述球冠體型材的曲率半徑為1m以下，直徑為5m以下，且所述球冠體型材的圓形平面的四周留有厚度.5-10mm的加工余量； 所述等線速度滾壓的步驟包括:將精車后的球冠體型材的曲面進(jìn)行等線速度滾壓，并控制等線速度滾壓過盈量為0.2-0.5mm、滾壓速度為700-900轉(zhuǎn)/min、進(jìn)給量為0.02-.0.05mm，使?jié)L壓后的曲面的粗糙度Ra為1.Ομπι以下，得到支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件，其屈服強(qiáng)度為280MPa以上，其滑動面的粗糙度Ra為1.0ym以下。10.—種支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件的制造方法，其包括以下步驟: (1)配料:以重量百分比計(jì)，按照硅0.9-1.5 %、鐵< 0.50 %、銅< 0.10 %、錳0.60-.1.1%、鎂0.8-1.3%、鉻< 0.25%、鋅< 0.20 %、鈦< 0.1 %以及鋁余量的成分組成選取并稱量原材料； (2)熔煉:將選取并稱量后的原材料在740-760°(:進(jìn)行熔煉，得到鋁合金熔液； (3)精煉:將熔煉得到的鋁合金熔液在735-745°C精煉10-20分鐘，然后在735-745°C靜置25-35分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液； (4)鑄造:將精煉后的鋁合金熔液鑄造成型，得到鑄錠； (5)均勻化退火:將鑄錠在555-565°C保溫8-10小時(shí)進(jìn)行均勻化退火處理，得到均勻化退火處理后的鑄錠； (6)熱乳:將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到500-520°C，然后進(jìn)行熱乳，并控制乳輥的溫度為20-30°C、乳棍粗糙度為12.5μηι以下、乳制速度為lm/s以上、乳制力為800噸以下、乳制道次為15-20道次、總壓下率為1 %以上，得到熱乳板材； (7)淬火:將熱乳板材加熱至Ij500-540°C，然后以8-12cm/s的行進(jìn)速度用10-30°C的水噴淋使板材的溫度降到50°C以下，得到淬火后的板材； (8)拉伸:將淬火后的板材在拉伸道次變形率為1-1.5%的條件下進(jìn)行拉伸，以去除應(yīng)力，得到拉伸后的板材； (9)時(shí)效:將拉伸后的板材在170-180°C保溫5 ± 0.5小時(shí)，然后再在170-180 °C保溫5 土.0.5小時(shí)，進(jìn)行雙級時(shí)效處理，得到時(shí)效處理后的板材； (10)精車:將時(shí)效處理后的板材進(jìn)行精車，得到精車后的型材，并且使所述型材為球冠體型材，所述球冠體型材的曲率半徑為1m以下，直徑為5m以下，且所述球冠體型材的圓形平面的四周留有厚度5-10mm的加工余量； (11)等線速度滾壓:將精車得到的球冠體型材的曲面進(jìn)行等線速度滾壓，并控制滾壓過盈量為0.2-0.5mm、滾壓速度為700-900轉(zhuǎn)/min、進(jìn)給量為0.02-0.05mm，使?jié)L壓后的曲面的粗糙度Ra為1.Ομπι以下，得到所述的支座專用合金滑動結(jié)構(gòu)件。
【文檔編號】C22F1/043GK105821262SQ201610181748
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】臧曉秋, 牛斌, 李國強(qiáng), 高靜青, 涂丹, 范霆, 石秋君
【申請人】中國鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所, 中國鐵道科學(xué)研究院, 中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司, 晟熔（上海）新材料科技有限公司