铝合金卡箍的加工成型方法及铝合金卡箍

摘要

本发明涉及一种铝合金卡箍的加工成型方法及铝合金卡箍，其中，铝合金卡箍的加工成型方法，其采用触变压铸成型的加工方法制备铝合金卡箍，具体包括如下步骤：半固态坯料锯切，将铝合金半固态坯料锯切成一定尺寸；二次加热，将一定尺寸的铝合金坯料进行二次加热；压铸成型，采用压铸机将二次加热后的铝合金坯料压入模具型腔，并使其在高压下凝固，获得铝合金卡箍零件；铸件后处理，用于对压铸成型的铝合金卡箍零件进行热处理，从而获得高强度铝合金卡箍零件。本发明提供的铝合金卡箍的加工成型方法形成的铝合金卡箍，组织细小，铸造缺陷少，强度高，零件力学性能接近锻造水平，且具有生产效率高，成本低等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种铝合金卡箍的加工成型 方法及铝合金卡箍。

背景技术

卡箍零件是连接带沟槽的管件、阀门以及管路配件的一种连接装置， 对接头间起紧固作用。在工程机械产品中，卡箍零件应用较多，如：混 凝土泵车中输送管间的连接，消防车水管间的连接等。

目前市场上同种类型的卡箍零件基本为铸铁或铸钢材料，采用普通 液态铸造成型。铸钢或铸铁材料成型的卡箍零件，成型技术较为成熟， 零件强度高，成本低，但重量较重。

由于钢材的密度为7.85g/cm3，而铝的密度为2.78g/cm3，若用铝合 金卡箍代替现有铸钢卡箍，可有效减重。铝合金卡箍虽然有重量上的优 势，但其强度比铸钢管卡低，且往往存在铸造缺陷，使用寿命不高，如 采用锻造技术生产，成本较高，因此，在目前混凝土泵车上很少应用。

发明内容

本发明的其中一目的是提出一种铝合金卡箍的加工成型方法，采用 该方法加工出的铝合金卡箍，强度较高，且加工成本低。

本发明的另一目的是提出一种铝合金卡箍，其强度较高，成本低。

为实现上述目的，本发明提供了一种铝合金卡箍的加工成型方法， 其采用触变压铸成型的加工方法制备铝合金卡箍。

在一优选或可选实施例中，所述触变压铸成型的加工方法包括以下 步骤：

半固态坯料锯切：将铝合金半固态坯料锯切成一定尺寸；

二次加热：将一定尺寸的铝合金坯料进行二次加热；

压铸成型：采用压铸机将二次加热后的铝合金坯料压入模具型腔， 并使其在高压下凝固，获得铝合金卡箍零件。

在一优选或可选实施例中，在压铸成型的步骤后，还包括铸件后处 理的步骤，其用于对压铸成型的铝合金卡箍零件进行热处理，从而获得 高强度铝合金卡箍零件。

在一优选或可选实施例中，在铸件后处理的步骤中，先将压铸成型 的压铸毛坯去掉集渣包、飞边，并切除浇道，然后对铝合金卡箍零件进 行T6热处理。

在一优选或可选实施例中，铝合金半固态坯料二次加热完成后，其 固相分数为35％～65％，二次加热过程不超过30min，坯料各部位温差 不超过20℃。

在一优选或可选实施例中，二次加热的加热时间为18min，坯料各 部位温差不超过5℃。

在一优选或可选实施例中，压铸成型步骤中，压铸机的冲头速度为 0.1m/s～5m/s，增压压力≥50Mpa。

在一优选或可选实施例中，压铸机的冲头速度为1m/s，增压压力 90Mpa。

在一优选或可选实施例中，在半固态坯料锯切的步骤中，将铝合金 半固态坯料锯切成150mm～200mm的短棒。

为实现上述目的，本发明还提供了一种铝合金卡箍，所述铝合金 卡箍采用上述任一实施例中提供的铝合金卡箍的加工成型方法制成。

基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

本发明采用触变压铸成型的加工方法生产铝合金卡箍，该成型方法 成型的铝合金卡箍，组织细小，铸造缺陷少，强度高，零件力学性能接 近锻造水平，近净成形，可热处理等，且该方法具有生产效率高，成本 低等优点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请 的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构 成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明提供的铝合金卡箍的加工成型方法的流程示意图；

图2(a)为本发明提供的铝合金卡箍的主视示意图；

图2(b)为本发明提供的铝合金卡箍的俯视示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没 有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护 的范围。

如图1所示，为本发明提供的铝合金卡箍的加工成型方法的示意性 实施例，在该示意性实施例中，铝合金卡箍的加工成型方法采用触变压 铸成型的加工方法制备铝合金卡箍，其具体包括以下步骤：

1)半固态坯料锯切：

铝合金半固态坯料一般由电磁半连续铸造工艺制成，为长棒状，根 据压铸零件毛坯的质量，将铝合金半固态坯料锯切为一定长度的短棒。

2)二次加热：

将锯切好的半固态坯料放入感应加热设备进行二次加热，呈半液半 固状态，坯料加热完成后其固相分数为35％～65％，要保证半固态坯料 各部位固相分数分布均匀；二次加热过程不超过30min，坯料各部位温 差不超过20℃。

3)压铸成型：

将半固态坯料放入压铸机料杯，由压铸机冲头推动迅速充填模具型 腔，使半固态坯料在高压下凝固，获得铝合金卡箍零件毛坯。其中，压 铸机冲头速度为0.1m/s～5m/s，增压压力≥50Mpa，保压一段时间后开模 取件。

采用上述三个步骤即可制备出铝合金卡箍，且制备的铝合金卡箍组 织致密，铸造缺陷少，力学性能与锻造水平相当，使用寿命长。

4)铸件后处理：

将压铸成型的铝合金卡箍零件毛坯去掉集渣包、飞边等，并切除浇 道，获得铝合金卡箍零件，随后进行T6热处理，然后进行喷丸处理，再 通过连接件进行连接，最终成型高强度铝合金卡箍零件。

本发明采用半固态金属以层流方式充填模具型腔，无飞溅和卷气现 象，所以铝合金卡箍可进行热处理，从而进一步提高其力学性能。

下面列举本发明提供的铝合金卡箍的加工成型方法的一具体实施 例。

具体实施实例：

本实例采用工业用铝合金材料制备高强度卡箍零件，其成分(重量 百分比)为Si:0.5％～7％，Cu:0.5％～4％，Mg:0.01％～1％，Sr:0.01％～ 2％，Ti:0.01％～2％，Zn:0.001％～1％，其余为Al。

实验具体实施工艺如下：

1)半固态坯料锯切

采用锯床将铝合金半固态棒料据切成长度为150mm～200mm的短 棒。

2)二次加热

将锯切好的铝合金坯料放入感应加热设备，经过感应线圈进行二次 加热，加热时间为18min。经测量，坯料各部位温差不超过5℃。

3)压铸成型

将二次加热完成后的铝合金半固态坯料迅速放压铸机料杯，进行压 铸成型，使铝合金半固态坯料在高压下凝固，获得铝合金卡箍零件。其 中，压铸机冲头速度为1m/s，增压压力90Mpa，保压1min后，开模取 件，获得半固态铝合金卡箍压铸件毛坯。

4)铸件后处理

将半固态铝合金卡箍压铸件毛坯去掉集渣包、打磨飞边等，并切除 浇道，随后进行T6热处理和喷丸处理，再通过连接件进行连接，最终成 型高强度铝合金卡箍零件。

成型后的卡箍零件包括两个结构相同的半圆环部分，两个半圆环部 分扣合，之间通过连接件连接即可成为一个完整的卡箍零件。

如图2(a)、图2(b)所示，为采用本发明提供的铝合金卡箍的加 工成型方法成型的铝合金卡箍，该铝合金卡箍包括两个结构相同的第一 半圆环部分1和第二半圆环部分2。铝合金卡箍的第一半圆环部分1和第 二半圆环部分2之间可以通过任何紧固方式进行紧固，以保证此卡箍零 件的密封性和管接头的连接性。下面列举铝合金卡箍的第一半圆环部分 1和第二半圆环部分2之间进行紧固的一具体实施例。

如图2(b)所示，第一半圆环部分1的其中一侧一体设置有两个第 一连接部分11，第二半圆环部分2的其中一侧一体设置两个第二连接部 分21，第一半圆环部分1和第二半圆环部分2相互扣合时，第一连接部 分11和第二连接部分21间隔交替放置，且通过在第一连接部分11和第 二连接部分21上插设铆钉3，使第一半圆环部分1和第二半圆环部分2 实现铆接。

如图2(a)示，第一半圆环部分1的另一侧一体设置有两个第三连 接部分12，第二半圆环部分2的另一侧一体设置两个第四连接部分22， 在第三连接部分12上通过穿设铆钉5将异形螺栓螺母组合件4铆接在第 一半圆环部分1上，第一半圆环部分1和第二半圆环部分2通过异形螺 栓螺母组合件4的异型螺母旋紧而紧密扣合，且实现卡箍零件的卡紧。

为确保触变压铸过程中半固态坯料有较好的流动性，连接部分上的 通孔为压铸成型后通过机加工实现。

本发明提供的铝合金卡箍的触变压铸成型方法至少具有以下优点：

1)采用触变压铸成型工艺制备的铝合金卡箍，组织致密，铸造缺陷 少，力学性能与锻造水平相当，使用寿命长。

2)触变压铸成型工艺相对于普通铸造和锻造工艺，生产效率显著提 高，生产成本低。

3)半固态金属以层流方式充填模具型腔，无飞溅和卷气现象，所以 铝合金卡箍可进行热处理，从而进一步提高其力学性能。

4)触变压铸成型为近净成型工艺，基本不需要进行后序机加工，节 省人力物力。

采用本发明提供的触变压铸成型方法制备的铝合金卡箍零件，相对 于铸钢卡箍重量显著降低，力学性能满足使用要求，生产效率高，制造 成本低。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而 非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属 领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进 行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而在不脱离本发明精髓的 情况下进行的各种结构调整和控制参数搭配，其均应涵盖在本发明请求 保护的技术方案范围当中。