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應(yīng)用浸漬技術(shù)制造鋁合金復(fù)合材料
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時(shí)間：2015-10-26
在汽車行業(yè)中應(yīng)用鑄造鋁合金的零部件很多，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、活塞、汽缸蓋，冷卻系統(tǒng)中的水泵、接頭，燃燒系統(tǒng)中的汽油泵、噴嘴、變速系統(tǒng)中的變速箱等等。對(duì)此類鋁合金鑄件來(lái)說(shuō)，如果產(chǎn)生油水泄漏，會(huì)嚴(yán)重影響整車的性能。為此采用浸漬技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理是最有效的，且能節(jié)省資源、節(jié)省能源，同時(shí)也有利于環(huán)境保護(hù)。
在汽車行業(yè)中應(yīng)用鑄造鋁合金的零部件很多，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、活塞、汽缸蓋，冷卻系統(tǒng)中的水泵、接頭，燃燒系統(tǒng)中的汽油泵、噴嘴、變速系統(tǒng)中的變速箱等等。對(duì)此類鋁合金鑄件來(lái)說(shuō)，如果產(chǎn)生油水泄漏，會(huì)嚴(yán)重影響整車的性能。為此采用浸漬技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理是最有效的，且能節(jié)省資源、節(jié)省能源，同時(shí)也有利于環(huán)境保護(hù)。
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眾所周知，金屬材料零部件在鑄造過(guò)程中，會(huì)因其凝固收縮而產(chǎn)生收縮孔，這就不可避免地由氫氣、氮?dú)獾葰怏w引起氣孔缺陷。另外，不用鑄造法而用粉末冶金法制造的金屬燒結(jié)體和陶瓷燒結(jié)體，本身就是多孔體。為了提高它們的機(jī)械性能，就必須消除和減少其內(nèi)部的孔隙缺陷。因此，研究開(kāi)發(fā)浸漬技術(shù)的目的就在于此。
目前，據(jù)有關(guān)資料記錄，浸漬技術(shù)主要有以下三種方法∶
1、內(nèi)部加壓浸漬法;
2、浸漬前抽真空一加壓法;
3、浸漬后抽真空一加壓法。
被浸漬的物體內(nèi)部若有孔隙，就必須用浸漬液將其中的空氣置換出來(lái)。而處于真空或減壓狀態(tài)下，浸漬液很容易置換其中的空氣。另一方面，即使在浸漬液與被浸漬物之間的濕潤(rùn)性差、浸漬速度變快的情況下，可以通過(guò)升壓泵有效地產(chǎn)生高液壓，進(jìn)而在真空加壓下，通過(guò)加熱被浸漬物，增加浸漬液流動(dòng)性，這樣就可以在溫度分布均勻的情況下進(jìn)行優(yōu)質(zhì)的浸漬處理。
加壓浸漬法有許多優(yōu)點(diǎn)，但進(jìn)行加壓一真空一高溫處理時(shí)，技術(shù)上也有一定的難度，同時(shí)關(guān)于壓力容器的使用在法律上也有許多限制。如前工序1(加熱+加壓處理)中，在加熱的同時(shí)進(jìn)行加壓，槽內(nèi)的氣體分子數(shù)會(huì)增加，使對(duì)流傳導(dǎo)效率提高，從而使浸漬液與被浸漬物的溫度分布均勻。在前工序2(真空處理)中，可以排除被浸漬物中的空氣、水分、有機(jī)氣體等不純物質(zhì)。通過(guò)真空處理后，提高了浸漬液的滲透性。
在浸漬工序1(浸漬處理)中，例如用升降機(jī)械將被浸漬物放到浸漬液中，使浸漬液滲透到被浸漬物內(nèi)部。而浸漬工序2(加壓浸漬處理)可以使浸漬液滲透到被浸漬物內(nèi)部，若使用高黏性的浸漬液，就連真空處理不充分也能產(chǎn)生充分的滲透效果。同時(shí)，由于加壓也可抑制浸漬時(shí)產(chǎn)生氣泡。通過(guò)加工工序(冷卻+排氣處理)將被浸漬物提起進(jìn)行冷卻，使浸漬液硬化。隨后，減壓使被浸漬物回到大氣中，而此時(shí)，被硬化的浸漬液中氣泡也會(huì)膨脹。
為了使浸漬技術(shù)應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的制造中，在浸漬過(guò)程中盡量把壓力控制在一定范圍內(nèi)，以避免使用高壓容器，并且對(duì)重力鑄造裝置進(jìn)行改進(jìn)。同時(shí)，還開(kāi)發(fā)了0.8兆帕以下的低壓浸漬法。
2低溫浸漬法制造鋁合金復(fù)合材料
作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞等零部件用鋁合金復(fù)合材料，重量必須要輕，且要耐高溫。原來(lái)此類零部件是用高壓鑄造法和粉末冶金法生產(chǎn)的。但是，這兩種方法難以生產(chǎn)大型且形狀復(fù)雜的零部件。為了避免這些缺點(diǎn)，我們采用了金屬纖維作強(qiáng)化材料的金屬?gòu)?fù)合材料，并用低壓浸漬法來(lái)生產(chǎn)大型且形狀復(fù)雜的金屬?gòu)?fù)合材料零部件。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了低壓浸漬法適用于制造鋁合金復(fù)合材料，且可在有凝固收縮缺陷和流動(dòng)性差的情況下獲得無(wú)孔隙的復(fù)合材料。
采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)中的A3360(Al，13%Si，1.5%Ni，1.3%Cu，1.3%Mg)作為基體合金。選定日本彈簧株式會(huì)社生產(chǎn)的鐵鉻硅(Fe，20%Cr，5%Si)纖維作為強(qiáng)化材料，這種金屬纖維與鋁合金液的濕潤(rùn)性好，同時(shí)它是由熔液萃取法生產(chǎn)的微細(xì)晶粒，因而具有較高的強(qiáng)度特性。具體來(lái)說(shuō)，它在室溫及673K下，其抗拉強(qiáng)度分別達(dá)到950兆帕和650兆帕，其延伸率分別為15%和30%。
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圖注：鋁合金復(fù)合材料部件
?眾所周知，金屬材料零部件在鑄造過(guò)程中，會(huì)因其凝固收縮而產(chǎn)生收縮孔，這就不可避免地由氫氣、氮?dú)獾葰怏w引起氣孔缺陷。另外，不用鑄造法而用粉末冶金法制造的金屬燒結(jié)體和陶瓷燒結(jié)體，本身就是多孔體。為了提高它們的機(jī)械性能，就必須消除和減少其內(nèi)部的孔隙缺陷。因此，研究開(kāi)發(fā)浸漬技術(shù)的目的就在于此。
目前，據(jù)有關(guān)資料記錄，浸漬技術(shù)主要有以下三種方法∶
1、內(nèi)部加壓浸漬法;
2、浸漬前抽真空一加壓法;
3、浸漬后抽真空一加壓法。
被浸漬的物體內(nèi)部若有孔隙，就必須用浸漬液將其中的空氣置換出來(lái)。而處于真空或減壓狀態(tài)下，浸漬液很容易置換其中的空氣。另一方面，即使在浸漬液與被浸漬物之間的濕潤(rùn)性差、浸漬速度變快的情況下，可以通過(guò)升壓泵有效地產(chǎn)生高液壓，進(jìn)而在真空加壓下，通過(guò)加熱被浸漬物，增加浸漬液流動(dòng)性，這樣就可以在溫度分布均勻的情況下進(jìn)行優(yōu)質(zhì)的浸漬處理。
加壓浸漬法有許多優(yōu)點(diǎn)，但進(jìn)行加壓一真空一高溫處理時(shí)，技術(shù)上也有一定的難度，同時(shí)關(guān)于壓力容器的使用在法律上也有許多限制。如前工序1(加熱+加壓處理)中，在加熱的同時(shí)進(jìn)行加壓，槽內(nèi)的氣體分子數(shù)會(huì)增加，使對(duì)流傳導(dǎo)效率提高，從而使浸漬液與被浸漬物的溫度分布均勻。在前工序2(真空處理)中，可以排除被浸漬物中的空氣、水分、有機(jī)氣體等不純物質(zhì)。通過(guò)真空處理后，提高了浸漬液的滲透性。
在浸漬工序1(浸漬處理)中，例如用升降機(jī)械將被浸漬物放到浸漬液中，使浸漬液滲透到被浸漬物內(nèi)部。而浸漬工序2(加壓浸漬處理)可以使浸漬液滲透到被浸漬物內(nèi)部，若使用高黏性的浸漬液，就連真空處理不充分也能產(chǎn)生充分的滲透效果。同時(shí)，由于加壓也可抑制浸漬時(shí)產(chǎn)生氣泡。通過(guò)加工工序(冷卻+排氣處理)將被浸漬物提起進(jìn)行冷卻，使浸漬液硬化。隨后，減壓使被浸漬物回到大氣中，而此時(shí)，被硬化的浸漬液中氣泡也會(huì)膨脹。
為了使浸漬技術(shù)應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的制造中，在浸漬過(guò)程中盡量把壓力控制在一定范圍內(nèi)，以避免使用高壓容器，并且對(duì)重力鑄造裝置進(jìn)行改進(jìn)。同時(shí)，還開(kāi)發(fā)了0.8兆帕以下的低壓浸漬法。
2低溫浸漬法制造鋁合金復(fù)合材料
作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞等零部件用鋁合金復(fù)合材料，重量必須要輕，且要耐高溫。原來(lái)此類零部件是用高壓鑄造法和粉末冶金法生產(chǎn)的。但是，這兩種方法難以生產(chǎn)大型且形狀復(fù)雜的零部件。為了避免這些缺點(diǎn)，我們采用了金屬纖維作強(qiáng)化材料的金屬?gòu)?fù)合材料，并用低壓浸漬法來(lái)生產(chǎn)大型且形狀復(fù)雜的金屬?gòu)?fù)合材料零部件。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了低壓浸漬法適用于制造鋁合金復(fù)合材料，且可在有凝固收縮缺陷和流動(dòng)性差的情況下獲得無(wú)孔隙的復(fù)合材料。
采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)中的A3360(Al，13%Si，1.5%Ni，1.3%Cu，1.3%Mg)作為基體合金。選定日本彈簧株式會(huì)社生產(chǎn)的鐵鉻硅(Fe，20%Cr，5%Si)纖維作為強(qiáng)化材料，這種金屬纖維與鋁合金液的濕潤(rùn)性好，同時(shí)它是由熔液萃取法生產(chǎn)的微細(xì)晶粒，因而具有較高的強(qiáng)度特性。具體來(lái)說(shuō)，它在室溫及673K下，其抗拉強(qiáng)度分別達(dá)到950兆帕和650兆帕，其延伸率分別為15%和30%。
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