专利名称：特种车辆铝基复合材料履带板半固态成形方法及其成形模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种履带板半固态成形方法及其成形模具。
背景技术：
履带在车辆中起着承重、转向、牵引的重要作用，目前制造履带板的材料一般是利 用钢材，其中以高锰钢应用最广泛，但随着特种车辆更小、更轻的发展趋势的要求，如何提 高履带板质量，减轻履带板重量，延长履带板寿命是研究的主要方向，其笨重的装甲系统必 然是改进的方向，以铝代钢的要求日益迫切。现有的履带成形方法存在锻造难以成形、铸造 不能保证履带板性能要求的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决采用钢材制备的履带板较重、锻造难以成形、铸造不能 保证履带板性能的问题，提供了一种特种车辆铝基复合材料履带板半固态成形方法。特种车辆铝基复合材料履带板半固态成形方法如下一、将SiCp用质量浓度为 10%的HF溶液浸泡24小时进行酸洗，对酸洗过后的SiCp用蒸馏水每隔1 2小时进行 一次清洗，直至洗液为中性；二、将经过步骤一处理的SiCp在烘干箱中140°C的条件下烘干 2Γ28小时，然后研磨至粉末状；三、将粉末状的SiCp在800°C 士5°C的条件下烧结2 3小 时，烧结过程中不断搅拌；四、称取2A50铝合金和经过步骤三处理的SiCp，其中SiCp占2八50 铝合金和SiCp总量的体积分数为5VO19Tl0VOl% ；五、将称量好的SiCp用铝箔包裹起来，然 后放入搅拌坩埚中加热至600°C 620°C，保温30 40min ；六、将2A50铝合金放入另外一 个坩埚中熔炼，精炼除渣，待2A50铝合金熔化后加入纯镁，纯镁占2A50铝合金、纯镁和SiCp 总量的重量百分含量为2%，然后将2A50铝合金在640°C 660°C的条件下浇入步骤五所述 的搅拌坩埚中，安装好搅拌棒并保温30 40min，然后在初始搅拌温度为640°C的条件下搅 拌至温度降低到600°C，最后在半固态温度600°C的条件下搅拌40 60min，制得半固态坯 料，在搅拌时不断上下调整搅拌棒的位置；七、将步骤六得到的半固态坯料浇注到成形模具 中，加压成形，即得特种车辆铝基复合材料履带板。所述成形模具包括螺栓、上模板、外凸模、内凸模、空腔、凹模、模套、顶杆、下模板、 型芯、加热孔、定位销、碟形弹簧、定位销、螺栓和螺栓，外凸模、内凸模、凹模和型芯由上至 下依次制成一体，内凸模通过螺栓和蝶形弹簧与上模板连接，上模板与外凸模通过螺栓和 定位销连接，内凸模位于外凸模的内部，外凸模的下半部分和型芯位于凹模的内部，型芯和 下模板通过顶杆相连，凹模和下模板通过定位销相连，凹模位于模套的内部，模套通过螺栓 与下模板相连，模套设有加热孔，由内凸模、外凸模、凹模、顶杆和型芯包围形成空腔。发明的优点如下
(1)在金属半固态下，采用机械搅拌法制备铝基复合材料不但使铝合金基体获得球晶 组织，与液态搅拌相比，可使增强粒子均勻分布在铝合金基体中。
(2)与现有的履带板成形相比，本发明采用了铝基复合材料代替了传统的钢制材 料，制件性能好，质量减轻，耐磨性提高，一次成型，生产效率高；采用本发明方法得到的特 种车辆铝基复合材料履带板与铝合金液态模锻成形的履带板制件相比，其质损量减少了 50% 70%ο(3)能够满足形状复杂的特种车辆履带板轻量化及高耐磨性的性能要求。(4)为特种车辆履带板成形开辟一条新途径，同时对普通车辆轮毂成形亦具有推
广意义。
图1是本发明成形模具的结构图。
具体实施例方式本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的 任意组合。
具体实施方式
一本实施方式中特种车辆铝基复合材料履带板半固态成形方法 如下一、将SiCp用质量浓度为10%的HF溶液浸泡24小时进行酸洗，对酸洗过后的SiCp 用蒸馏水每隔1 2小时进行一次清洗，直至洗液为中性；二、将经过步骤一处理的SiCp 在烘干箱中140°C的条件下烘干2Γ28小时，然后研磨至粉末状；三、将粉末状的SiCp在 SOO0C 士5°C的条件下烧结2 3小时，烧结过程中不断搅拌；四、称取2A50铝合金和经过步 骤三处理的SiCp，其中SiCp占2A50铝合金和SiCp总量的体积分数为5VO19Tl0VOl% ；五、 将称量好的SiCp用铝箔包裹起来，然后放入搅拌坩埚中加热至600°C 620°C，保温30 40min ；六、将2A50铝合金放入另外一个坩埚中熔炼，精炼除渣，待2A50铝合金熔化后加 入纯镁，纯镁占2A50铝合金、纯镁和SiCp总量的重量百分含量为2%，然后将2A50铝合金在 640°C 660°C的条件下浇入步骤五所述的搅拌坩埚中，安装好搅拌棒并保温30 40min， 然后在初始搅拌温度为640°C的条件下搅拌至温度降低到600°C，最后在半固态温度600°C 的条件下搅拌40 60min，制得半固态坯料，在搅拌时不断上下调整搅拌棒的位置；七、将 步骤六得到的半固态坯料浇注到成形模具中，加压成形，即得特种车辆铝基复合材料履带 板；步骤三、步骤六中的搅拌速度为875r/min。本实施方式中所用的SiCp颗粒度为7μπι，其性能指标如下
本实施方式中所用的2Α50铝合金的成分如下
本实施方式步骤七中加压成型所用的成形压力机为2000KN液压机。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤三中将粉末状的 5土(；在7981的条件下烧结。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤三中将粉末状的 5土(；在8031的条件下烧结。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤三中将粉末状的 5土(；在8001的条件下烧结。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一至四之一不同的是步骤四中SiCp 占2A50铝合金和SiCp总量的体积分数为6V019T9V01%。其它与具体实施方式
一至四之一 相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一至四之一不同的是步骤四中SiCp 占2A50铝合金和SiCp总量的体积分数为8vol%。其它与具体实施方式
一至四之一相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一至六之一不同的是步骤五中加热 温度为605°C 615°C。其它与具体实施方式
一至六之一相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一至六之一不同的是步骤五中加热 温度为610V。其它与具体实施方式
一至六之一相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
一至八之一不同的是步骤七中将半 固态坯料在600°C的条件下浇入成形模具中通过复合加载获得铝基复合材料履带板。其它 与具体实施方式
一至八之一相同。
具体实施方式
十本实施方式本实施方式中特种车辆铝基复合材料履带板半固态 成形方法如下一、将SiCp用质量浓度为10%的HF溶液浸泡24小时进行酸洗，对酸洗过 后的SiCp用蒸馏水每隔1小时进行一次清洗，直至洗液为中性；二、将经过步骤一处理的 SiCp在烘干箱中140°C的条件下烘干24小时，然后研磨至粉末状；三、将粉末状的SiCp在 795°C的条件下烧结2小时，烧结过程中不断搅拌；四、称取2A50铝合金和经过步骤三处理 的SiCp，其中SiCp占2A50铝合金和SiCp总量的体积分数为5vol% ；五、将称量好的SiCp用 铝箔包裹起来，然后放入搅拌坩埚中加热至600°C，保温30 40min ；六、将2A50铝合金 放入另外一个坩埚中熔炼，精炼除渣，待2A50铝合金熔化后加入纯镁，纯镁占2A50铝合金、 纯镁和SiCp总量的重量百分含量为2%，然后将2A50铝合金在640°C的条件下浇入步骤五 所述的搅拌坩埚中，安装好搅拌棒并保温30min，然后在初始搅拌温度为640°C的条件下搅 拌至温度降低到600°C，最后在半固态温度600°C的条件下搅拌40 60min，制得半固态坯 料，在搅拌时不断上下调整搅拌棒的位置；七、将步骤六得到的半固态坯料浇注到成形模具 中，加压成形，即得特种车辆铝基复合材料履带板。
具体实施方式
十一本实施方式中特种车辆铝基复合材料履带板半固态成形方法如下一、将SiCp用质量浓度为10%的HF溶液浸泡24小时进行酸洗，对酸洗过后的SiCp 用蒸馏水每隔2小时进行一次清洗，直至洗液为中性；二、将经过步骤一处理的SiCp在烘干 箱中140°C的条件下烘干28小时，然后研磨至粉末状；三、将粉末状的3丨(；在8051的条件 下烧结3小时，烧结过程中不断搅拌；四、称取2A50铝合金和经过步骤三处理的SiCp，其中 SiCp占2A50铝合金和SiCp总量的体积分数为10vol% ；五、将称量好的SiCp用铝箔包裹起 来，然后放入搅拌坩埚中加热至620°C，保温30 40min ；六、将2A50铝合金放入另外一 个坩埚中熔炼，精炼除渣，待2A50铝合金熔化后加入纯镁，纯镁占2A50铝合金、纯镁和SiCp 总量的重量百分含量为2%，然后将2A50铝合金在660°C的条件下浇入步骤五所述的搅拌坩 埚中，安装好搅拌棒并保温30 40min，然后在初始搅拌温度为640°C的条件下搅拌至温度 降低到600°C，最后在半固态温度600°C的条件下搅拌60min，制得半固态坯料，在搅拌时不 断上下调整搅拌棒的位置；七、将步骤六得到的半固态坯料浇注到成形模具中，加压成形， 即得特种车辆铝基复合材料履带板；步骤三、步骤六中的搅拌速度为875r/min。
具体实施方式
十二 本实施方式中特种车辆铝基复合材料履带板半固态成形方法 如下一、将SiCp用质量浓度为10%的HF溶液浸泡24小时进行酸洗，对酸洗过后的SiCp 用蒸馏水每隔1. 2小时进行一次清洗，直至洗液为中性；二、将经过步骤一处理的SiCp在烘 干箱中140°C的条件下烘干25小时，然后研磨至粉末状；三、将粉末状的3丨(；在8001的条 件下烧结2. 5小时，烧结过程中不断搅拌；四、称取2A50铝合金和经过步骤三处理的SiCp, 其中SiCp占2A50铝合金和SiCp总量的体积分数为8vol% ；五、将称量好的SiCp用铝箔包裹 起来，然后放入搅拌坩埚中加热至610°C，保温35min ；六、将2A50铝合金放入另外一个坩 埚中熔炼，精炼除渣，待2A50铝合金熔化后加入纯镁，纯镁占2A50铝合金、纯镁和SiCp总 量的重量百分含量为2%，然后将2A50铝合金在650°C的条件下浇入步骤五所述的搅拌坩埚 中，安装好搅拌棒并保温35min，然后在初始搅拌温度为640°C的条件下搅拌至温度降低到 6000C，最后在半固态温度600°C的条件下搅拌40 60min，制得半固态坯料，在搅拌时不断 上下调整搅拌棒的位置；七、将步骤六得到的半固态坯料浇注到成形模具中，加压成形，即 得特种车辆铝基复合材料履带板；步骤三、步骤六中的搅拌速度为875r/min。
具体实施方式
十三本实施方式中成形模具包括螺栓1、上模板2、外凸模3、内凸 模4、空腔5、凹模6、模套7、顶杆8、下模板9、型芯10、加热孔11、定位销12、碟形弹簧13、定 位销14、螺栓15和螺栓16，外凸模3、内凸模4、凹模6和型芯10由上至下依次制成一体， 内凸模4通过螺栓15和蝶形弹簧13与上模板2连接，上模板2与外凸模3通过螺栓1和 定位销14连接，内凸模4位于外凸模3的内部，外凸模3的下半部分和型芯10位于凹模6 的内部，型芯10和下模板9通过顶杆8相连，凹模6和下模板9通过定位销12相连，凹模 6位于模套7的内部，模套7通过螺栓16与下模板9相连，模套7设有加热孔11，由内凸模 4、外凸模3、凹模6、顶杆8和型芯10包围形成空腔5。
具体实施方式
十四结合图1本实施方式中特种车辆铝基复合材料履带板半固态 成形方法如下一、将SiCp用质量浓度为10%的HF溶液浸泡24小时进行酸洗，对酸洗过后 的SiCp用蒸馏水每隔1. 5小时进行一次清洗，直至洗液为中性；二、将经过步骤一处理的 SiCp在烘干箱中140°C的条件下烘干28小时，然后研磨至粉末状；三、将粉末状的SiCp在 800°C的条件下烧结2小时，烧结过程中不断搅拌；四、称取2A50铝合金和经过步骤三处理 的SiCp，其中SiCp占2A50铝合金和SiCp总量的体积分数为10vol% ；五、将称量好的SiCp用铝箔包裹起来，然后放入搅拌坩埚中加热至620°C，保温40min ；六、将2A50铝合金放入另 外一个坩埚中熔炼，精炼除渣，待2A50铝合金熔化后加入纯镁，纯镁占2A50铝合金、纯镁和 SiCp总量的重量百分含量为2%，然后将2A50铝合金在640°C的条件下浇入步骤五所述的搅 拌坩埚中，安装好搅拌棒并保温40min，然后在初始搅拌温度为640°C的条件下搅拌至温度 降低到600°C，最后在半固态温度600°C的条件下搅拌60min，制得半固态坯料，在搅拌时不 断上下调整搅拌棒的位置；七、将成形模具预热至30(TC，在预热温度达到120 180°C时， 向成形模具中喷涂石墨润滑剂；八、将步骤六得到的半固态坯料浇注到成形模具中的空腔 5中，加压成形，成形时，上模(外凸模3和内凸模4)下行，内凸模4在蝶形弹簧13弹力的作 用下，首先作用于坯料，接着随着蝶形弹簧13的压缩，外凸模3作用于坯料，实现对履带板 制件壁部的局部加载和补缩，履带板上模(外凸模3和内凸模4)突起的导齿通过内凸模4 反挤成形，即得特种车辆铝基复合材料履带板；步骤三、步骤六中的搅拌速度为875r/min。
本实施方式步骤八中加压成型所用的成形压力机为2000KN液压机。
权利要求
特种车辆铝基复合材料履带板半固态成形方法，其特征在于特种车辆铝基复合材料履带板半固态成形方法如下一、将SiCp用质量浓度为10%的HF溶液浸泡24小时进行酸洗，对酸洗过后的SiCp用蒸馏水每隔1～2小时进行一次清洗，直至洗液为中性；二、将经过步骤一处理的SiCp在烘干箱中140℃的条件下烘干24~28小时，然后研磨至粉末状；三、将粉末状的SiCp在800℃±5℃的条件下烧结2~3小时，烧结过程中不断搅拌；四、称取2A50铝合金和经过步骤三处理的SiCp，其中SiCp占2A50铝合金和SiCp总量的体积分数为5vol%~10vol%；五、将称量好的SiCp用铝箔包裹起来，然后放入搅拌坩埚中加热至600℃～620℃，保温30～40min； 六、将2A50铝合金放入另外一个坩埚中熔炼，精炼除渣，待2A50铝合金熔化后加入纯镁，纯镁占2A50铝合金、纯镁和SiCp总量的重量百分含量为2%，然后将2A50铝合金在640℃～660℃的条件下浇入步骤五所述的搅拌坩埚中，安装好搅拌棒并保温30～40min，然后在初始搅拌温度为640℃的条件下搅拌至温度降低到600℃，最后在半固态温度600℃的条件下搅拌40～60min，制得半固态坯料，在搅拌时不断上下调整搅拌棒的位置；七、将步骤六得到的半固态坯料浇注到成形模具中，加压成形，即得特种车辆铝基复合材料履带板。
2.根据权利要求1所述的特种车辆铝基复合材料履带板半固态成形方法，其特征在于 步骤七中将半固态坯料在600°C的条件下浇入成形模具中通过复合加载获得铝基复合材料 履带板。
3.权利要求1所述特种车辆铝基复合材料履带板半固态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)、内凸模(4)、空腔(5)、凹模(6)、模 套(7)、顶杆(8)、下模板(9)、型芯(10)、加热孔(11)、定位销(12)、碟形弹簧(13)、定位销 (14)、螺栓(15)和螺栓(16)，外凸模(3)、内凸模(4)、凹模(6)和型芯(10)由上至下依次制 成一体，其特征在于内凸模(4)通过螺栓(15)和蝶形弹簧(13)与上模板(2)连接，上模板 (2)与外凸模(3)通过螺栓(1)和定位销(14)连接，内凸模(4)位于外凸模(3)的内部，外 凸模(3)的下半部分和型芯(10)位于凹模(6)的内部，型芯(10)和下模板(9)通过顶杆(8) 相连，凹模(6)和下模板(9)通过定位销(12)相连，凹模(6)位于模套(7)的内部，模套(7) 通过螺栓(16)与下模板(9)相连，模套(7)设有加热孔(11)，由内凸模(4)、外凸模(3)、凹 模(6)、顶杆(8)和型芯(10)包围形成空腔(5)。
全文摘要
特种车辆铝基复合材料履带板半固态成形方法及其成形模具，它涉及一种履带板半固态成形方法及其成形模具。本发明解决了采用钢材制备的履带板较重、锻造难以成形、铸造不能保证履带板性能的问题。本方法如下一、将经过预处理的SiCp用铝箔包裹起来，然后放入搅拌坩埚中加热，保温；二、将2A50铝合金浇入步骤一所述的搅拌坩埚中，制得半固态坯料，再将半固态坯料，浇注到成形模具中，加压成形，即得。成形模具由外凸模、内凸模、凹模和型芯由上至下依次制成一体。采用本方法得到的制件性能好，质量减轻，耐磨性提高，一次成型，生产效率高；本发明的铝基复合材料履带板与铝合金液态模锻成形的履带板制件相比，其磨损量减少了50%～70%。
文档编号C22C1/10GK101880789SQ201010223440
公开日2010年11月10日 申请日期2010年7月12日 优先权日2010年7月12日
发明者姜巨福, 杜之明, 柳君, 程远胜, 陈刚 申请人:哈尔滨工业大学