CN110066947A - 一种气动执行器用活塞材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气动执行器用活塞材料及其制备方法，活塞材料以重量百分含量计的各组分配比为，Fe：0.57%，Cu：1.65%，Mg：0.85%，Mn：0.18%，Ni：1.55%，Zn：1.9%，B₂O₃：0.55%，SiO₂:1.85%，TiC：2.0%，Pt：0.6%，Ti：0.45%，Pb：0.45%，其余均为Al。气动执行器用活塞制备方法包括制胚、胚料预处理、模具预处理、锻压、成型、打磨抛光处理。本发明气动执行器用活塞材料及其制备方法，不仅具有硬度性能优良、耐腐蚀性佳，而且热膨胀系数小，摩擦系数低，耐磨性能高。同时具有良好的机械性能，质量可靠，使用寿命长的特点。

Description

一种气动执行器用活塞材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及气动执行器缸体材料领域，具体涉及一种针对火电发电行业、石油化工、医药、天然气管道输送等企业所使用的气动执行器用活塞材料及其制备方法。

背景技术

气动执行器，又称气动执行机构，主要作用是通过气动控制来自动调节阀门，是用气动控制来替代人工控制阀门的自由转动、自动开与关。其主要应用于控制水、蒸汽、油品以及各种腐蚀性或有机介质，包括各种各类流动液体、流动气体等。目前主要在火力发电、热电厂、石油化工、医药食品、天然气管道输送被广泛推广使用。气动执行器是由执行机构和自动调节机构两部分组成，自动调节机构通过执行元件可直接改变生产过程的参数，使生产过程满足预定的要求。

执行器按所用介质场所等通常分为，气缸、电动、液压执行器三种，其中气动执行器是三种执行器中使用范围最广、使用量最大的一种执行器。同时气动执行器按其内部结构又可分为角转型和直转型两种。而在实际使用中，特别是遇到在石油化工所使用高腐蚀介质的使用方面，往往会造成气动执行器活塞内部出现腐蚀剥落现象，这样既影响气动执行器的灵敏度和控制参数，又缩短了气动执行器活塞的使用寿命，从而导致整个气动执行器的整体报废，也影响了企业的安全生产，形成了企业运行成本高，长周期运行稳定性差，因此需通过技术改进现有气动执行器活塞材质，切实提高气动执行器的使用寿命，满足石油化工等腐蚀性高的行业推广使用。

发明内容

发明目的：本发明的目的主要针对现有技术中存在的不足，提供一种长周期运行平稳，安全可靠，适用温度高，材质硬度、耐磨、耐腐蚀性、使用寿命长的一种气动执行器用活塞材料及其制备方法。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所述的一种气动执行器用活塞材料及其制备方法，它以重量百分含量计的各组分配比为：Fe（其中灰铁：0.18～0.3%，球铁0.22～0.3%），Cu：1%～2.5%， Mg：0.65%～1.0%，Mn：0.15%～0.25%，Ni：1.3%～2%，Zn：1.3%～2.5%，B₂O₃：0.45%～0.65%，SiO₂：1.55%～2.5%，TiC：1%～3%，Pt：0.5%～0.75%，Ti：0.4%～0.7%，Pb：0.35%～0.65%，其余均为 Al。

它以重量百分含量计的各组分配比为：Fe：（其中灰铁：0.2～0.3%，球铁0.25～0.3%），Cu：1.3%～2%， Mg：0.7%～1.0%，Mn：0.16%～0.24%，Ni：1.3%～1.6%，Zn：1.7～2.3%，B₂O₃：0.46%～0.64%，SiO₂：1.7%～2.5%，TiC：1.6%～2.8%，Pt：0.55%～0.75%，Ti：0.4%～0.6%，Pb：0.4%～0.65%，其余均为 Al。

它以重量百分含量计的各组分配比为：Fe：（其中灰铁：0.25，球铁0.33%），Cu：1.65%， Mg：0.85%，Mn：0.18%，Ni：1.55%，Zn：1.9%，B₂O₃：0.55%，SiO₂:1.85%，TiC：2.0%，Pt：0.6%，Ti：0.45%，Pb：0.45%，其余均为 Al。

一种气动执行器用活塞材料及其制备方法备，它包括以下步骤：

（1）制胚：将配制好的各组分原料均匀混合后加入到熔化炉中，加热升温进行熔化，待原料完全熔化后，将熔化炉内部温度调整到 760℃～795℃进行细化处理，再将熔化炉内部温度调整至700℃～720℃，先进行精炼处理，再将铁合金水到人钢模具中，最后通过5～8小时缓慢冷却后，即可得到活塞胚体。

（2）胚料预处理：先将铁合金活塞坯料清洗干净，去除表面油污等杂质后，然后将铁合金活塞坯料先加温至260℃～280℃，同时保温2h～4h后, 再升温至580℃～610℃，继续保温3～6h。

（3）模具预处理：在模具加热炉中将模具加热至420℃～450℃，保温2h～5h，然后在模具的工作面上分别喷涂润滑剂；

（4）锻压：将经过预热保温的圆柱形铝合金坯料放入模具中，用50MN～65MN的锻压机进行锻压，制得锻压毛坯；

（5）成型：将制得的锻压毛坯进行滚压成型，在滚压时连续用喷枪加热毛坯，通过铝合金材料所产生逐点连续的塑性变形后，取下活塞毛坯，然后通过3h～6h的冷却至室温。

（6）打磨抛光处理：先用电动细砂轮对气缸进行内外去毛刺打磨，然后喷少量润滑油，再用百叶弹性磨盘进行内外抛光处理，待完成后用细抹布擦拭干净，即可得到气动执行器用活塞成品。

有益效果：本发明与现有技术相比，其优点在于：通过本发明制作的气动执行器用活塞，不仅具有硬度性能优良、耐腐蚀性佳，而且热膨胀系数小，摩擦系数低，耐磨性能高；同时通过调整材料配方和制造工艺的改进，使之具有良好的机械性能，延长了活塞的使用寿命，达到了长周期安全运行的目的。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步的阐述。

实施例1：

本发明所述的一种气动执行器用活塞材料及其制备方法，它以重量百分含量计的各组分配比为，Fe：（其中灰铁：0.25，球铁0.33%），Cu：1.65%， Mg：0.85%，Mn：0.18%，Ni：1.55%，Zn：1.9%，B₂O₃：0.55%，SiO₂:1.85%，TiC：2.0%，Pt：0.6%，Ti：0.45%，Pb：0.45%，其余均为 Al。

一种气动执行器用活塞材料及其制备方法，它包括以下步骤，

（1）制胚：将配制好的各组分原料均匀混合后加入到熔化炉中，加热升温进行熔化，待原料完全熔化后，将熔化炉内部温度调整到 750℃进行细化处理，再将熔化炉内部温度调整至710℃，进行精炼处理，最后通过6小时缓慢冷却，即可得到Φ250mm的圆柱形铝合金坯料；

（2）胚料预处理：先将铝合金坯料清洗干净，去除表面油污等杂质后，再将铝合金坯料先加温至260℃，保温2h后，升温至590℃，继续保温3h；

（3）模具预处理：在模具加热炉中将模具加热至430℃，保温3h，然后在模具的工作面上分别喷涂润滑剂；

（4）锻压：将经过预热保温的圆柱形铝合金坯料放入模具中，用 45MN的锻压机进行锻压，制得锻压活塞毛坯；

（5）成型：将制得的锻压活塞毛坯进行滚压成型，在滚压时连续用喷枪加热毛坯，通过铝合金材料所产生逐点连续的塑性变形后，取下活塞缸体，然后通过3h的冷却至室温；

（6）打磨抛光处理：先用电动细砂轮对气缸进行内外去毛刺打磨，然后喷少量润滑油，再用320#百叶弹性磨盘进行内外抛光处理，待完成后用细抹布擦拭干净，即可得到气动执行器用活塞成品。

实施例2：

本发明所述的一种电动执行器用气缸，它以重量百分含量计的各组分配比为，Fe（其中灰铁：0.25，球铁0.33%），Cu：1.7%，Mg：0.8%，Mn：0.19%，Ni：1.45%，Zn：2.0%，B₂O₃：0.5%，SiO₂:2.0%，TiC：2.2%，Pt：0.65%，Ti：0.5%，Pb：0.5%，其余均为 Al。

一种气动执行器用活塞材料及其制备方法，它包括以下步骤：

（1）制胚：将配制好的各组分原料均匀混合后加入到熔化炉中，加热升温进行熔化，待原料完全熔化后，将熔化炉内部温度调整到 770℃进行细化处理，再将熔化炉内部温度调整至700℃，进行精炼处理，最后通过7小时缓慢冷却，即可得到Φ300mm的圆柱形铝合金活塞坯料；

（2）胚料预处理：先将铝合金坯料清洗干净，去除表面油污等杂质后，再将铝合金活塞坯料先加温至280℃，保温2.5h后，升温至 580℃，继续保温2h；

（3）模具预处理：在模具加热炉中将模具加热至430℃，保温 4h，然后在模具的工作面上分别喷涂润滑剂；

（4）锻压：将经过预热保温的圆柱形铝合金坯料放入模具中，用 50MN的锻压机进行锻压，制得锻压活塞毛坯；

（5）成型：将制得的锻压毛坯进行滚压成型，在滚压时连续用喷枪加热毛坯，通过铝合金材料所产生逐点连续的塑性变形后，取下活塞胚体，然后通过4h的冷却至室温；

（6）打磨抛光处理：先用电动细砂轮对活塞进行内外去毛刺打磨，然后喷少量润滑油，再用320#百叶弹性磨盘进行内外抛光处理，待完成后用细抹布擦拭干净，即可得到电动执行器用活塞成品。

实施例3：

本发明所述的一种电动执行器用气缸，它以重量百分含量计的各组分配比为，Fe（其中灰铁：0.27，球铁0.31%），Cu：1.7%，Mg：0.8%，Mn：0.19%，Ni：1.45%，Zn：2.0%，B₂O₃：0.5%，SiO₂:2.0%，TiC：2.2%，Pt：0.65%，Ti：0.5%，Pb：0.5%，其余均为 Al。

一种气动执行器用活塞材料及其制备方法，它包括以下步骤：

（1）制胚：将配制好的各组分原料均匀混合后加入到熔化炉中，加热升温进行熔化，待原料完全熔化后，将熔化炉内部温度调整到 770℃进行细化处理，再将熔化炉内部温度调整至795℃，进行精炼处理，最后通过8小时缓慢冷却，即可得到Φ400mm的圆柱形铝合金活塞坯料；

（2）胚料预处理：先将铝合金坯料清洗干净，去除表面油污等杂质后，再将铝合金活塞坯料先加温至280℃，保温4后，升温至 610℃，继续保温5h；

（3）模具预处理：在模具加热炉中将模具加热至450℃，保温 3h，然后在模具的工作面上分别喷涂润滑剂；

（4）锻压：将经过预热保温的圆柱形铝合金坯料放入模具中，用 50MN的锻压机进行锻压，制得锻压活塞毛坯；

（5）成型：将制得的锻压毛坯进行滚压成型，在滚压时连续用喷枪加热毛坯，通过铝合金材料所产生逐点连续的塑性变形后，取下活塞胚体，然后通过4h的冷却至室温；

（6）打磨抛光处理：先用电动细砂轮对活塞进行内外去毛刺打磨，然后喷少量润滑油，再用320#百叶弹性磨盘进行内外抛光处理，待完成后用细抹布擦拭干净，即可得到电动执行器用活塞成品。

本发明的一种气动执行器用活塞材料，主要力学性能数据见下表：

性能	抗拉强度(MPa)	屈服强度（MPa)	硬度（HB）	伸长率（%）
					检测数据	385-396	335-355	97-99.5	15-17

本发明所述的一种气动执行器用活塞材料，具有硬度性能优良、耐腐蚀性好。采用本发明制作的气动执行器活塞材料及其制备方法，不仅传动效率高、摩擦系数小，而且延长了使用寿命，有效降低了企业运行成本，能够达到长周期的安全运行。

本发明提供了一种思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种气动执行器用活塞材料，其特征在于：它以重量百分含量计的各组分配比为：Fe（其中灰铁：0.18～0.3%，球铁0.22～0.3%），Cu：1%～2.5%， Mg：0.65%～1.0%，Mn：0.15%～0.25%，Ni：1.3%～2%，Zn：1.3%～2.5%，B₂O₃：0.45%～0.65%，SiO₂：1.55%～2.5%，TiC：1%～3%，Pt：0.5%～0.75%，Ti：0.4%～0.7%，Pb：0.35%～0.65%，其余均为 Al。

2.根据权利要求1所述的一种气动执行器用活塞材料，其特征在于：它以重量百分含量计的各组优选配比为：Fe：（其中灰铁：0.2～0.3%，球铁0.25～0.3%），Cu：1.3%～2%， Mg：0.7%～1.0%，Mn：0.16%～0.24%，Ni：1.3%～1.6%，Zn：1.7～2.3%，B₂O₃：0.46%～0.64%，SiO₂：1.7%～2.5%，TiC：1.6%～2.8%，Pt：0.55%～0.75%，Ti：0.4%～0.6%，Pb：0.4%～0.65%，其余均为 Al。

3.根据权利要求1所述的一种电动执行器用活塞材料，其特征在于：它以重量百分含量计的各组优选配比为：Fe：（其中灰铁：0.25，球铁0.33%），Cu：1.65%， Mg：0.85%，Mn：0.18%，Ni：1.55%，Zn：1.9%，B₂O₃：0.55%，SiO₂:1.85%，TiC：2.0%，Pt：0.6%，Ti：0.45%，Pb：0.45%，其余均为 Al。它包括以下步骤：

（1）制胚：将配制好的各组分原料均匀混合后加入到熔化炉中，加热升温进行熔化，待原料完全熔化后，将熔化炉内部温度调整到 760℃～795℃进行细化处理，再将熔化炉内部温度调整至700℃～720℃，先进行精炼处理，再将铁合金水到人钢模具中，最后通过5～8小时缓慢冷却后，即可得到活塞胚体；

（2）胚料预处理：先将铁合金活塞坯料清洗干净，去除表面油污等杂质后，然后将铁合金活塞坯料先加温至260℃～280℃，同时保温2h～4h后, 再升温至580℃～610℃，继续保温3～6h；

（3）模具预处理：在模具加热炉中将模具加热至420℃～450℃，保温2h～5h，然后在模具的工作面上分别喷涂润滑剂；

（4）锻压：将经过预热保温的圆柱形铝合金坯料放入模具中，用50MN～65MN的锻压机进行锻压，制得锻压毛坯；

（5）成型：将制得的锻压毛坯进行滚压成型，在滚压时连续用喷枪加热毛坯，通过铝合金材料所产生逐点连续的塑性变形后，取下活塞毛坯，然后通过3h～6h的冷却至室温；

（6）打磨抛光处理：先用电动细砂轮对气缸进行内外去毛刺打磨，然后喷少量润滑油，再用百叶弹性磨盘进行内外抛光处理，待完成后用细抹布擦拭干净，即可得到气动执行器用活塞成品。