研究了鋅基軸承合金的液－固態(tài)揉捏成型技術(shù)。用該技術(shù)制備的型材的各項(xiàng)力學(xué)功能目標(biāo)均比鑄態(tài)的高，這將推進(jìn)鋅基合金資料的推行應(yīng)用。

　　鋅基耐磨合金作為軸承資料，其功能可與國(guó)內(nèi)廣泛運(yùn)用的錫青銅相媲美，是一種可代替錫青銅的抱負(fù)資料[1]。中國(guó)銅、錫資本短缺，鋅儲(chǔ)量豐富，推行鋅基軸承合金就可處理國(guó)內(nèi)軸瓦用材疑問(wèn)。然而，現(xiàn)在鋅基合金大多以合金錠的方式供貨，一般用戶因用量有限，大多無(wú)重熔澆注設(shè)備，阻止了該資料的推行運(yùn)用。若選用鑄鍛聯(lián)合技術(shù)，對(duì)熔煉后的鋅基合金進(jìn)行液－固態(tài)揉捏進(jìn)而制成用戶可直接進(jìn)行機(jī)加工的不一樣規(guī)范型材和坯料，將推進(jìn)鋅基合金資料的推行應(yīng)用。

　　1　實(shí)驗(yàn)條件和辦法

　　1.1實(shí)驗(yàn)用鋅基合金的化學(xué)成分

　　實(shí)驗(yàn)資料為洛陽(yáng)工學(xué)院開(kāi)發(fā)研制的3#、4#鋅基合金。

　　1.2熔煉和揉捏設(shè)備

　　合金熔煉設(shè)備為高頻電爐，揉捏設(shè)備為YASS-315型油壓機(jī)。先在高頻電爐中進(jìn)行熔煉澆鑄成鋅基合金錠，然后在油壓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)把合金錠放入電阻爐中重熔后，進(jìn)行液－固態(tài)揉捏，制成毛坯，最終毛坯經(jīng)熱固態(tài)揉捏制成管材?？紤]到電爐的熔化才能和油壓機(jī)行程的約束，取揉捏成型管材的外徑為50mm、內(nèi)徑為20mm、長(zhǎng)度為400～500mm。

　　1.3技術(shù)計(jì)劃與技術(shù)路線

　　別離選用重力鍛造(金屬型)和液－固態(tài)揉捏兩種技術(shù)，用鋅、鋁、銅錠及其它合金作為原料，合金錠熔化溫度為520～540℃。液－固態(tài)揉捏時(shí)，將模具預(yù)熱到100℃以上，將金屬液澆入模腔，隨后進(jìn)行揉捏。首要技術(shù)路線如下：

　　合金熔煉(520～540℃)→

　　液－固態(tài)揉捏孔型毛坯(480～500℃)→

　　熱固態(tài)揉捏管材(280～300℃)。

　　1.4液-固態(tài)揉捏模具

　　本模具選用分離式活動(dòng)心軸。澆入液態(tài)金屬前先將心軸刺進(jìn)凹模內(nèi)，用壓機(jī)下頂出缸將下頂桿2頂在上限方位，以托住心軸1。揉捏時(shí)空心凸模下行。心軸導(dǎo)入凸?；乜桩?dāng)中，待金屬液被徹底關(guān)閉后即開(kāi)端揉捏。液態(tài)金屬澆入溫度較低的模腔后，凡與模具表面觸摸的有些均很快凝結(jié)，然后構(gòu)成一個(gè)較薄的關(guān)閉的固態(tài)外殼。為了確保液態(tài)金屬在三向壓應(yīng)力狀態(tài)下結(jié)晶、凝結(jié)和變形，要預(yù)先調(diào)整好頂出缸的反壓壓力。揉捏完畢后使用頂出缸將已徹底凝結(jié)的空心金屬毛坯連同心軸一同頂出凹模，最終在模具外面再將心軸從坯猜中壓出來(lái)。

　　液－固態(tài)揉捏模具

　　1、活動(dòng)心軸；2、下頂出桿；3-空心凸模；4-凹模

　　2　力學(xué)功能比照實(shí)驗(yàn)

　　別離從4#鋅基合金的液-固態(tài)揉捏的毛坯，熱固態(tài)揉捏后的管材以及重力鍛造的鑄件上截取試樣，檢查其力學(xué)功能。按請(qǐng)求制成規(guī)范形狀和尺度的拉伸試樣和沖擊試樣。沖擊試樣為V型缺口試樣，其外形尺度為55mm×10 mm×10 mm，V型缺口深度2 mm×45°，每檢查項(xiàng)取3個(gè)試樣。

　　表2　鋅基合金型材不一樣技術(shù)條件下的成型試件的力學(xué)功能

　　從檢查成果能夠看出，與鑄態(tài)鋅基合金比較，鋅基合金經(jīng)液－固態(tài)揉捏變形后各項(xiàng)力學(xué)功能目標(biāo)均有不一樣程度的進(jìn)步，其間塑性和耐性目標(biāo)成倍進(jìn)步，固態(tài)揉捏合金的功能最佳，比鑄態(tài)的功能更為抱負(fù)。這首要?dú)w結(jié)于合金熔液在結(jié)晶過(guò)程中的揉捏變形，合金晶粒細(xì)化，以及成分偏析得到抑制。該合金在液－固態(tài)揉捏時(shí)，或多或少還會(huì)殘留一些鑄態(tài)安排，但在熱固態(tài)揉捏中飽嘗更為劇烈的塑性變形時(shí)，鑄態(tài)安排則會(huì)徹底消除，合金安排也更為細(xì)密。這些也能從其力學(xué)功能上的差異上反映出來(lái)。

　　3　磨損實(shí)驗(yàn)

　　一般來(lái)說(shuō)，揉捏變形合金管材的安排呈纖維狀，有顯著的流線，不一樣方向上的力學(xué)功能的不一樣很大，熱固態(tài)揉捏管材的安排的各向異性更為顯著。為澄清鋅基合金安排與耐磨功能之間的聯(lián)系，對(duì)不一樣加工狀態(tài)下的鋅基合金進(jìn)行了磨損實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)在MM-200磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。

　　實(shí)驗(yàn)載荷為50kg，速度為0.32m/s，用20#機(jī)油作潤(rùn)滑劑，摩擦?xí)r刻為2h，以HRC50～52的45鋼軸試樣為對(duì)磨資料，實(shí)驗(yàn)成果如圖2所示。

　　此外，還測(cè)定了3#、4#鋅基合金與錫青銅ZQSn6-6-3的相對(duì)耐磨性(ε)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)條件均與鋅基合金磨損實(shí)驗(yàn)的一樣，僅僅摩擦?xí)r刻縮短為1.5h，實(shí)驗(yàn)成果如圖3所示。

　　相對(duì)磨耐性ε=B′/B。式中：B為基準(zhǔn)試樣(3#)的磨痕寬度(相對(duì)耐磨性為1)。B′為實(shí)驗(yàn)試樣的磨痕寬度。

　　由圖2能夠看出，液－固態(tài)及固態(tài)揉捏鋅基合金的耐磨功能均比鑄態(tài)的好得多，其間以固態(tài)揉捏的耐磨功能為最佳。由圖3能夠看出，液－固態(tài)和固態(tài)揉捏的鋅基合金的耐磨功能均比常用的青銅資料ZQSn6-6-3的好。

　　4　定論