一種高體份鋁基碳化硅零件制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高體份鋁基碳化硅零件制作方法，主要包括：根據(jù)預(yù)設(shè)配比，配置碳化硅粉、鋁、四氟糠醇、聚乙二醇600和環(huán)氧樹脂；采用配置好的碳化硅粉、鋁、四氟糠醇、聚乙二醇600和環(huán)氧樹脂，制備局體份紹基碳化桂零件；基于制備的局體份紹基碳化桂零件，制備紹基碳化桂零件毛坯；基于制備的鋁基碳化硅零件毛坯，對鋁基碳化硅零件進(jìn)行機(jī)加工。本發(fā)明所述高體份鋁基碳化硅零件制作方法，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)效率低、環(huán)保性差和能源利用率低等缺陷，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率高、環(huán)保性好和能源利用率高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種高體份鋁基碳化硅零件制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁基碳化硅結(jié)構(gòu)件的制備工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種高體份鋁基碳化硅零件制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鋁基碳化硅結(jié)構(gòu)件是對碳化硅預(yù)制件進(jìn)行滲鋁后形成的一種復(fù)合材料零件。做新一代的結(jié)構(gòu)材料高體積分?jǐn)?shù)的鋁基碳化硅復(fù)合材料中碳化硅的體積分?jǐn)?shù)在50% -75%,使主要材料具有高強(qiáng)度，高硬度，高耐磨性，耐熱性和變形量小等諸多的優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。
[0003]由這種復(fù)合材料中摻有較大比例的碳化硅顆粒，一些質(zhì)量輕薄的零件在加工過程中要從坯料上磨削去除大量的多余部分顆粒材料，在磨削中會產(chǎn)生大量的粉塵，不但污染環(huán)境，也危害著操作人員的身心健康，雖然使用磨削液進(jìn)行冷卻，潤滑和清洗處理，能減少粉塵的危害，但磨削后的分材料顆粒會隨冷卻液流入機(jī)床循環(huán)系統(tǒng)，極易將機(jī)床金屬導(dǎo)軌，主軸研磨損壞，降低機(jī)加設(shè)備的精度，而且磨削加工方式生產(chǎn)效率低。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在生產(chǎn)效率低、環(huán)保性差和能源利用率低等缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種高體份鋁基碳化硅零件制作方法，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率高、環(huán)保性好和能源利用率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種高體份鋁基碳化硅零件制作方法，主要包括:
[0007]a、根據(jù)預(yù)設(shè)配比，配置碳化硅粉、鋁、四氟糠醇、聚乙二醇600和環(huán)氧樹脂；
[0008]b、采用配置好的碳化硅粉、鋁、四氟糠醇、聚乙二醇600和環(huán)氧樹脂，制備高體份鋁基碳化硅零件；
[0009]C、基于制備的聞體份招基碳化娃零件,制備招基碳化娃零件毛還；
[0010]d、基于制備的招基碳化娃零件毛還，對招基碳化娃零件進(jìn)彳丁機(jī)加工。
[0011]進(jìn)一步地，在步驟a中，各組分的重量份數(shù)如下:
[0012]碳化硅粉:45?70份；
[0013]鋁:52?60 份；
[0014]四氟糠醇:0.4?0.6份；
[0015]聚乙二醇600:1?4份；
[0016]環(huán)氧樹脂:2?6份。
[0017]進(jìn)一步地,所述步驟b,具體為:
[0018]⑴將配置得到的四氫糠醇、聚乙二醇600和環(huán)氧樹脂放入帶攪拌器的容器中，以60轉(zhuǎn)/分的速度攪拌混合均勻后,加入碳化娃；以同樣的速度攪拌2.5-3小時(shí),得到一次制備的混合物；
[0019]⑵將一次制備的混合物放入烘箱中，在150°C ±2°C的溫度條件下運(yùn)行，干燥處理2-3小時(shí)，取出后造粒過篩，得到二次制備的混合物；
[0020]⑶將二次制備的混合物采用粒子注入的方式，注入到零件模具型腔中，在150MPa壓力下壓制成型；
[0021]⑷對成型件進(jìn)行預(yù)處理。
[0022]進(jìn)一步地，所述步驟C，具體包括:
[0023]將預(yù)處理后的碳化硅成型件，浸滲鋁金屬溶液；
[0024]制備高體份鋁基碳化硅毛坯零件，工藝參數(shù)為:真空度-1.2Kpa，溫度1050K，施加壓力IMpa，保壓時(shí)間0.5-1小時(shí)，鋁基碳化硅零件中碳化硅體積百分比為52% -60%。
[0025]進(jìn)一步地，所述對成型件進(jìn)行預(yù)處理的操作，具體包括:
[0026]①將成型件置于箱式電爐中，在500°C _550°C的溫度條件下，進(jìn)行4小時(shí)固溶處理；
[0027]②將固溶處理后的成型件置于水槽中，在室溫條件下進(jìn)行4-6小時(shí)時(shí)效處理。
[0028]進(jìn)一步地,在步驟a或步驟b中，所述碳化娃粉,具體為顆粒范圍為10μηι-60μηι的碳化硅粉；和/或，所述鋁，具體為牌量為ΗΤ8的鋁。
[0029]進(jìn)一步地,所述步驟d,具體包括:
[0030]⑴加工設(shè)備:數(shù)控加工中心機(jī)床、焊接金剛石刀片、壓縮空氣冷卻系統(tǒng)、吸塵系統(tǒng)；
[0031]⑵一次粗加工:用焊接金剛石刀片粗銑零件內(nèi)外表面和基面，留余量0.5_，加工參數(shù)，機(jī)床轉(zhuǎn)速2500轉(zhuǎn)/秒、吃刀深度0.8mm進(jìn)給量450mm/min ；
[0032]⑶熱處理即高溫到低溫再到高溫為一個(gè)循環(huán):采取高溫280°C保溫2小時(shí)，低溫液氮-180°C處理2小時(shí)，高溫280°C保溫2小時(shí)；
[0033]⑷二次精加工:用焊接金剛石刀精銑零件內(nèi)外表面、基面、倒角，加工參數(shù)，機(jī)床轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/秒、吃刀深度0.5mm進(jìn)給量300mm/mi η ；
[0034](5)采用空氣冷卻系統(tǒng)和吸塵系統(tǒng)進(jìn)行冷卻和吸塵處理。
[0035]本發(fā)明各實(shí)施例的高體份鋁基碳化硅零件制作方法，由于主要包括:根據(jù)預(yù)設(shè)配t匕，配置碳化硅粉、鋁、四氟糠醇、聚乙二醇600和環(huán)氧樹脂；采用配置好的碳化硅粉、鋁、四氣糖醇、聚乙~■醇600和環(huán)氧樹脂，制備聞體份招基碳化娃零件；基于制備的聞體份招基碳化硅零件，制備鋁基碳化硅零件毛坯；基于制備的鋁基碳化硅零件毛坯，對鋁基碳化硅零件進(jìn)行機(jī)加工；可以利用現(xiàn)有設(shè)備的功能與配件，對傳統(tǒng)的冷卻方式進(jìn)行改進(jìn)；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)效率低、環(huán)保性差和能源利用率低的缺陷，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率高、環(huán)保性好和能源利用率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0036]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。
[0037]下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0039]圖1為本發(fā)明高體份鋁基碳化硅零件制作方法中成型預(yù)處理的流程圖；
[0040]圖2為本發(fā)明高體份鋁基碳化硅零件制作方法中零件結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，
(a)為正視圖，(b)為正視圖的A-A剖視圖，(C)為后視圖；
[0041]圖3為本發(fā)明高體份鋁基碳化硅零件制作方法中空氣冷卻系統(tǒng)和吸塵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]結(jié)合附圖，本發(fā)明實(shí)施例中附圖標(biāo)記如下:
[0043]1-氣體壓縮機(jī)；2_壓力表；3_油水分離器；4_過濾器；5_柔性管；6_可調(diào)噴頭；7-收塵器口 ；8_柔性管；9_第一螺旋式收集器；10_細(xì)螺旋收集器；11_集塵箱；12_電機(jī)；13-排氣管。

【具體實(shí)施方式】
[0044]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0045]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，如圖1、圖2和圖3所示，提供了一種高體份鋁基碳化硅零件制作方法。
[0046]本發(fā)明的技術(shù)方案，采取的高體份鋁基碳化硅零件制作工藝首先是采用高體份鋁基碳化硅零件熱壓毛壞制作工藝，再采用高硬金剛石刀片對鋁基碳化硅零件粗精機(jī)加工工藝，并在機(jī)加成型制作工藝過程中，利用現(xiàn)有設(shè)備的功能與配件，對這種傳統(tǒng)的冷卻方式進(jìn)行了改進(jìn)，在大大提高了生產(chǎn)效率的同時(shí)，保證了銑削后的材料顆粒不與機(jī)床金屬部位接觸，確保機(jī)床不受損壞，徹底改善了工作環(huán)境。
[0047]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，高體份鉛基碳化硅零件熱壓制作工藝:
[0048]㈠配料:
[0049]⑴顆粒范圍為10 μ m-60 μ m的碳化硅粉(SiC)。
[0050]⑵牌量為HT8的鋁。
[0051 ] ⑶四氟糠醇，聚乙二醇600，環(huán)氧樹脂等。
[0052]㈡制備碳化硅成型件:
[0053]⑴將0.5敁的四氫糠醇，2敁的聚乙二醇600，3.5Kg的環(huán)氧樹脂放入帶攪拌器的容器中，以60轉(zhuǎn)/分的速度攪拌混合均勻后,加入50Kg碳化娃；以同樣的速度攪拌2.5-3小時(shí)。
[0054](2)將I制備的混合物放入烘箱中在150°C ±2°C下運(yùn)行干燥處理2-3小時(shí)，取出造粒過篩。
[0055]⑶將2制備的混合物粒子注入零件模具型腔中，在150M Pa壓力下壓制成型。
[0056]⑷成型件預(yù)處理，如圖1所示。
[0057]㈢制備鋁基碳化硅零件毛坯:
[0058]將預(yù)處理后的碳化硅成型件，浸滲鋁金屬溶液。制備高體份鋁基碳化硅毛坯零件，工藝參數(shù)為:真空度-1.2Kpa，溫度1050K，施加壓力IMpa，保壓時(shí)間0.5-1小時(shí)，鋁基碳化硅零件中碳化硅體積百分比為52% -60%。
[0059]零件結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0060]㈣鋁基碳化硅零件機(jī)加工:
[0061]⑴加工設(shè)備:數(shù)控加工中心機(jī)床(型號:PV1500)焊接金剛石刀片(P⑶刀具)、壓縮空氣冷卻系統(tǒng)、吸塵系統(tǒng)。
[0062]⑵一次粗加工:用焊接金剛石刀片(PCD刀具)粗銑零件內(nèi)外表面和基面，留余量
0.5mm,加工參數(shù),機(jī)床轉(zhuǎn)速2500轉(zhuǎn)/秒、吃刀深度0.8mm進(jìn)給量450mm/min。
[0063]⑶熱處理(高低高一個(gè)循環(huán)):采取高溫280°C保溫2小時(shí)，低溫液氮_180°C處理2小時(shí)，高溫280°C保溫2小時(shí)。
[0064]⑷二次精加工:用焊接金剛石刀精銑零件內(nèi)外表面、基面、倒角，加工參數(shù)，機(jī)床轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/秒、吃刀深度0.5mm進(jìn)給量300mm/min。
[0065](5)空氣冷卻系統(tǒng)和吸塵系統(tǒng)如圖3所示。
[0066]在圖3中,氣體壓縮機(jī)1、壓力表2、油水分離器3、過濾器4、柔性管5和可調(diào)噴頭6依次配合連接，收塵器口 7、柔性管8、第一螺旋式收集器9、細(xì)螺旋收集器10、電機(jī)12和排氣管13依次連接，集塵箱11安裝在第一螺旋式收集器9和細(xì)螺旋收集器10的底部，可調(diào)噴頭6和收塵器口 7匹配設(shè)置。
[0067]使用本發(fā)明的技術(shù)方案，根據(jù)機(jī)加工參數(shù)，調(diào)整好氣體壓縮的出口壓力，壓力經(jīng)油水分離器、過濾器、柔性管進(jìn)入可調(diào)噴頭，調(diào)整好噴頭位置，使之與機(jī)加工刀具吻合，啟動吸塵系統(tǒng)的電機(jī)使收塵器口覆蓋于機(jī)加零件切削范圍之內(nèi)，對粉塵顆粒回收。
[0068]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高體份鋁基碳化硅零件制作方法，其特征在于，主要包括: a、根據(jù)預(yù)設(shè)配比，配置碳化硅粉、鋁、四氟糠醇、聚乙二醇600和環(huán)氧樹脂； b、采用配置好的碳化硅粉、鋁、四氟糠醇、聚乙二醇600和環(huán)氧樹脂，制備高體份鋁基碳化娃零件； C、基于制備的聞體份招基碳化娃零件，制備招基碳化娃零件毛還； d、基于制備的鋁基碳化硅零件毛坯，對鋁基碳化硅零件進(jìn)行機(jī)加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高體份鋁基碳化硅零件制作方法，其特征在于，在步驟a中，各組分的重量份數(shù)如下: 碳化硅粉:45?70份； 鋁:52?60份； 四氟糠醇:0.4?0.6份； 聚乙二醇600:1?4份； 環(huán)氧樹脂:2?6份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高體份鋁基碳化硅零件制作方法，其特征在于，所述步驟b，具體為: ⑴將配置得到的四氫糠醇、聚乙二醇600和環(huán)氧樹脂放入帶攪拌器的容器中，以60轉(zhuǎn)/分的速度攪拌混合均勻后，加入碳化硅；以同樣的速度攪拌2.5-3小時(shí)，得到一次制備的混合物； ⑵將一次制備的混合物放入烘箱中，在150°C ±2°C的溫度條件下運(yùn)行，干燥處理2-3小時(shí)，取出后造粒過篩，得到二次制備的混合物； ⑶將二次制備的混合物采用粒子注入的方式，注入到零件模具型腔中，在150MPa壓力下壓制成型； ⑷對成型件進(jìn)行預(yù)處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高體份鋁基碳化硅零件制作方法，其特征在于，所述步驟C，具體包括: 將預(yù)處理后的碳化硅成型件，浸滲鋁金屬溶液； 制備高體份鋁基碳化硅毛坯零件，工藝參數(shù)為:真空度-1.2Kpa，溫度1050K，施加壓力IMpa，保壓時(shí)間0.5-1小時(shí)，鋁基碳化硅零件中碳化硅體積百分比為52% -60%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高體份鋁基碳化硅零件制作方法，其特征在于，所述對成型件進(jìn)行預(yù)處理的操作，具體包括: ①將成型件置于箱式電爐中，在500°C_550°C的溫度條件下，進(jìn)行4小時(shí)固溶處理； ②將固溶處理后的成型件置于水槽中，在室溫條件下進(jìn)行4-6小時(shí)時(shí)效處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高體份鋁基碳化硅零件制作方法，其特征在于，在步驟a或步驟b中,所述碳化娃粉,具體為顆粒范圍為10 μ m-60 μ m的碳化娃粉；和/或,所述招,具體為牌量為HT8的鋁。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高體份鋁基碳化硅零件制作方法，其特征在于，所述步驟d，具體包括: ⑴加工設(shè)備:數(shù)控加工中心機(jī)床、焊接金剛石刀片、壓縮空氣冷卻系統(tǒng)、吸塵系統(tǒng)； ⑵一次粗加工:用焊接金剛石刀片粗銑零件內(nèi)外表面和基面，留余量0.5_，加工參數(shù)，機(jī)床轉(zhuǎn)速2500轉(zhuǎn)/秒、吃刀深度0.8mm進(jìn)給量450mm/min ； ⑶熱處理即高溫到低溫再到高溫為一個(gè)循環(huán):采取高溫280°C保溫2小時(shí)，低溫液氮-180°C處理2小時(shí)，高溫280°C保溫2小時(shí)； ⑷二次精加工:用焊接金剛石刀精銑零件內(nèi)外表面、基面、倒角，加工參數(shù)，機(jī)床轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/秒、吃刀深度0.5mm進(jìn)給量300mm/mi η ； (5)采用空氣冷卻系統(tǒng)和吸塵系統(tǒng)進(jìn)行冷卻和吸塵處理。
【文檔編號】B22F3/02GK104209522SQ201410465356
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】朱朝暉, 丁飛, 王保森, 張強(qiáng), 于海龍, 劉征 申請人:北京新立機(jī)械有限責(zé)任公司