CN113564424B - 一种高强度线轴的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度线轴的制备工艺，包括以下步骤，步骤一，原料准备，铝合金材料的合金成分具有以下百分含量重量：Fe≤0.8％，Si≤0.50％，0.90％≤Mn≤1.35％，Mg≤0.25％，Cu≤0.15％，Cr≤0.05％，Zr≤0.03％，其余为铝；步骤二，压铸，将轧制铸锭在310℃至450℃下热轧以形成铝合金棒体，铝合金棒体的外径大于拟成型线轴外径的1.1‑1.2倍；步骤三，退火，对铝合金棒体进行再结晶并最终退火。本制备工艺制备的线轴其强度高，圆整度好，表面光洁且耐腐蚀。
Description
技术领域：
本发明涉及纺织设备领域，具体而言是一种高强度线轴的制备工艺。
背景技术：
经轴，又叫线轴，纺织时用于固定经线，使经线按一定次序和间隔排列的横轴，经轴用于卷绕纺织品制造中的经纱、即经线束。纺织厂和编织厂尤其需要经纱，现有技术中，一种做法是，从筒子架中抽出一定数量的线，它们以带或窄带的形式缠绕到整经筒上，当经纱达到所需的长度时，也就是说线圈缠绕到一定数量时，窄带移动与它宽度相等的距离，并缠绕在到那时为止产生的线卷旁，在此过程中，整经筒套设在经轴上，由于技术的进步，现有的纺织设备逐步朝着大尺寸方向发展，以便更多的整经筒同步工作，对此，现有的经轴的长度需要增长，但现有的经轴制备工艺无法满足这种增长尺寸的经轴强度的要求。另一种做法则是，经轴运用于经编机等设备上，用于卷绕布卷，同样的，现有的设备有大型化趋势，经轴的长度需求也相应增大，对于其圆整度，表面光滑度和耐腐蚀性都提出了更好的要求。因此，如何制备高强度线轴成了亟待解决的技术问题。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是，提供一种高强度线轴的制备工艺，由该制备工艺制备的线轴其强度高，圆整度好，表面光洁且耐腐蚀。
本发明的技术解决方案是，提供一种高强度线轴的制备工艺，包括以下步骤，
步骤一，原料准备，铝合金材料的合金成分具有以下百分含量重量：Fe≤0.8％，Si≤0.50％，0.90％≤Mn≤1.35％，Mg≤0.25％，Cu≤0.15％，Cr≤0.05％，Zr≤0.03％，其余为铝，其中，Mg和Cu的结合含量按重量百分比计满足以下关系0.2％≤Mg+Cu≤0.25％，并且铝合金材料中Mg含量大于Cu含量；
步骤二，压铸，将轧制铸锭在310℃至450℃下热轧以形成铝合金棒体，铝合金棒体的外径大于拟成型线轴外径的1.1-1.2倍；
步骤三，退火，对铝合金棒体进行再结晶并最终退火；
步骤四，拉伸，使用冲床对铝合金棒体拉伸加工，形成拟成型线轴所需外径的线轴坯体，并根据拟成型线轴长度要求将拉伸的铝合金棒体锯成拟定长度形成线轴。这其中，铬在铝中形成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金强度具有较好的强化左右，还能改善合金韧性和降低盈利腐蚀开裂敏感性，钛则用于提高合金的机械性能。并且，在铝合金材料中融进铜，机械性能可以提高，但耐腐蚀性会下降，而且容易发生热间裂痕，铜含量超过0.25％可以明显增强合金的强度和硬度，但Al-Cu的析出，压铸后会收缩，继而转为膨胀，使铸件尺寸不稳定，为抑制晶粒间的腐蚀而加入少量的镁，如果镁的含量过高，就会使流动性变差，而且也容易产生热脆性，冲击值也降低。同时，铝镁合金的耐腐蚀性好，但过高的镁含量具有热脆性，使得铸件产生裂纹，难以铸造，故如何使镁含量处于一个平衡点，是非常重要的，本发明给出了较为合理的比例限制。
作为进一步改进，还包括步骤五，步骤四加工完成的线轴再次加热到85-95℃，然后将线轴浸渍在氯离子浓度为0.5％以下，pH值5～9，液温60℃以上的水溶液环境中1-3min，然后取出风干。通过上述处理，可以提高线轴在使用过程中的耐腐蚀性，尤其是对含有氯离子的环境中可避免发生点蚀。
作为进一步改进，所述线轴表面形成有Al-Mg的氧化物皮膜，其中，存在于该铝合金材料中的圆当量直径0.9～6.0μm的Al-Mg系结晶物为300～10000个/mm2，圆当量直径超过6.0μm且在10.0μm以下的Al-Mg系结晶物为18个/mm2以下。
作为进一步的改进，所述铝合金材料中，以质量百分比计，1.0％≤Mn≤1.15％。锰能改善铜，含硅合金的高温强度，并且锰能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并且显著细化再结晶晶粒，并且锰和铝的结合能溶解杂质铁，形成(Fe-Mn)Al6来减少铁的有害影响。
作为进一步的改进，所述铝合金材料中，以质量百分比计，0.30％≤Si≤0.32％。硅可以改善抗拉强度，但由于结晶析出的硅易形成硬点而使延伸率降低，因此硅的含量应该以合理的区间设置，本发明平衡了硅的优缺点，进而使得其含量的控制实现了抗拉伸性能的提升，但同时，又减少了其副作用的产生。
作为进一步的改进，对成型的线轴两端利用车床铣型形成轴头，并在轴头上开设定位盲孔，将所述线轴浸渍于抗镀油墨中，使所述线轴的表面和所述定位盲孔的表面均布一层抗镀油墨，并对所述抗镀油墨进行烘烤，烘烤条件为：温度60～720℃，时间30～40min；然后使用激光烧蚀，将所述定位盲孔内表面的抗镀油墨去掉；接着采用电镀硬金工艺在所述定位盲孔的表面电镀厚度为0.15～0.2μm的银；最后去除所述线轴表面的抗镀油墨。通过上述处理，可避免定位盲孔处的锈蚀，提高纱线或者面料的品质。
作为进一步的改进，完成所述步骤四后，使用微蚀剂对线轴进行微蚀，利用微蚀剂的取向性去除线轴表面的高点；清理完成后再使用弱酸进行酸洗，以提高线轴表面的光滑度。通过上述操作，可以提高线轴表面的光洁度。
作为进一步的改进，弱酸为氯化氢溶液，氯化氢溶液的浓度为1.2％～2.1％。
本发明采用上述技术方案，具有以下优点：通过设置合理的铝合金材料，通过铝合金材料压铸形成线轴，使其具备高强度的特点，机械性能突出，可减少内应力和提高拉伸性能，并且该制备工艺制备的线轴圆整度好，表面光洁且耐腐蚀。
具体实施方式：
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明：
实施例
一种高强度线轴的制备工艺，包括以下步骤，
步骤一，原料准备，铝合金材料的合金成分具有以下百分含量重量：Fe的质量百分比为0.5％，Si的质量百分比为0.30％，Mn的质量百分比为1.05％，Mg的质量百分比为0.13％，Cu的质量百分比为0.10％，Cr的质量百分比为0.02％，Zr的质量百分比为0.02％，其余为铝。其中，Mg和Cu的结合含量按重量百分比计满足以下关系0.2％≤Mg+Cu≤0.25％，并且铝合金材料中Mg含量大于Cu含量；
步骤二，压铸，将轧制铸锭在380℃下热轧以形成铝合金棒体，铝合金棒体的外径大于拟成型线轴外径的1.1-1.2倍，以便在后道进行进一步拉伸；
步骤三，退火，对铝合金棒体进行再结晶并最终退火，退火内容与现有技术的退火操作一致；
步骤四，拉伸，使用冲床对铝合金棒体拉伸加工，形成拟成型线轴所需外径的线轴坯体，并根据拟成型线轴长度要求将拉伸的铝合金棒体锯成拟定长度形成线轴。通过二次拉伸工艺，使得成型的经轴表面光洁度更好。
这其中，铬在铝中形成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金强度具有较好的强化左右，还能改善合金韧性和降低盈利腐蚀开裂敏感性，钛则用于提高合金的机械性能。并且，在铝合金材料中融进铜，机械性能可以提高，但耐腐蚀性会下降，而且容易发生热间裂痕，铜含量超过0.25％可以明显增强合金的强度和硬度，但Al-Cu的析出，压铸后会收缩，继而转为膨胀，使铸件尺寸不稳定，为抑制晶粒间的腐蚀而加入少量的镁，如果镁的含量过高，就会使流动性变差，而且也容易产生热脆性，冲击值也降低。同时，铝镁合金的耐腐蚀性好，但过高的镁含量具有热脆性，使得铸件产生裂纹，难以铸造，故如何使镁含量处于一个平衡点，是非常重要的，本发明给出了较为合理的比例限制。
并且，锰能改善铜，含硅合金的高温强度，并且锰能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并且显著细化再结晶晶粒，并且锰和铝的结合能溶解杂质铁，形成(Fe-Mn)Al6来减少铁的有害影响；同时，硅可以改善抗拉强度，但由于结晶析出的硅易形成硬点而使延伸率降低，因此硅的含量应该以合理的区间设置，本发明平衡了硅的优缺点，进而使得其含量的控制实现了抗拉伸性能的提升，但同时，又减少了其副作用的产生。
另外，作为进一步的改进，完成所述步骤四后，使用微蚀剂对线轴进行微蚀，利用微蚀剂的取向性去除线轴表面的高点；清理完成后再使用弱酸进行酸洗，以提高线轴表面的光滑度。通过上述操作，可以提高线轴表面的光洁度。而且，对于直接用于卷绕面料的线轴而言，其端部需加工突出的轴头，以便与设备卡接固定。因此，完成所述步骤四后，使用微蚀剂对线轴进行微蚀，利用微蚀剂的取向性去除线轴表面的高点；清理完成后再使用弱酸进行酸洗，以提高线轴表面的光滑度。通过上述操作，可以提高线轴表面的光洁度。这其中，弱酸为氯化氢溶液，氯化氢溶液的浓度为1.2％～2.1％。
为应对纺织环境中的氯离子，作为进一步改进，还包括步骤五，步骤四加工完成的线轴再次加热到85-95℃，然后将线轴浸渍在氯离子浓度为0.5％以下，pH值5～9，液温60℃以上的水溶液环境中1-3min，然后取出风干。通过上述处理，可以提高线轴在使用过程中的耐腐蚀性，尤其是对含有氯离子的环境中可避免发生点蚀。并且，还可以在所述线轴表面形成有Al-Mg的氧化物皮膜，其中，存在于该铝合金材料中的圆当量直径0.9～6.0μm的Al-Mg系结晶物为300～10000个/mm2，圆当量直径超过6.0μm且在10.0μm以下的Al-Mg系结晶物为18个/mm2以下。
本发明具有以下优点：通过设置合理的铝合金材料，特别是锰与铜的比例调整，利用铝合金材料压铸形成线轴，使其具备高强度的特点，机械性能突出，可减少内应力和提高拉伸性能，并且该制备工艺制备的线轴圆整度好，表面光洁且耐腐蚀。
以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。凡是利用本发明说明书所做的等效结构或等效流程变换，均包括在本发明的专利保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高强度线轴的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一，原料准备，铝合金材料的合金成分具有以下百分含量重量：Fe≤0.8％，Si≤0.50％，0.90％≤Mn≤1.35％，Mg≤0.25％，Cu≤0.15％，Cr≤0.05％，Zr≤0.03％，其余为铝，其中，Mg和Cu的结合含量按重量百分比计满足以下关系0.2％≤Mg+Cu≤0.25％，并且铝合金材料中Mg含量大于Cu含量；
步骤二，压铸，将轧制铸锭在310℃至450℃下热轧以形成铝合金棒体，铝合金棒体的外径大于拟成型线轴外径的1.1-1.2倍；
步骤三，退火，对铝合金棒体进行再结晶并最终退火；
步骤四，拉伸，使用冲床对铝合金棒体拉伸加工，形成拟成型线轴所需外径的线轴坯体，并根据拟成型线轴长度要求将拉伸的铝合金棒体锯成拟定长度形成线轴；
步骤五，步骤四加工完成的线轴再次加热到85-95℃，然后将线轴浸渍在氯离子浓度为0.5％以下，pH值5～9，液温60℃以上的水溶液环境中1-3min，然后取出风干。
2.根据权利要求1所述的高强度线轴的制备工艺，其特征在于：所述线轴表面形成有Al-Mg的氧化物皮膜，其中，存在于该铝合金材料中的圆当量直径0.9～6.0μm的Al-Mg系结晶物为300～10000个/mm2，圆当量直径超过6.0μm且在10.0μm以下的Al-Mg系结晶物为18个/mm2以下。
3.根据权利要求1所述的高强度线轴的制备工艺，其特征在于：所述铝合金材料中，以质量百分比计，1.0％≤Mn≤1.15％。
4.根据权利要求1所述的高强度线轴的制备工艺，其特征在于：所述铝合金材料中，以质量百分比计，0.30％≤Si≤0.32％。
5.根据权利要求1所述的高强度线轴的制备工艺，其特征在于：对成型的线轴两端利用车床铣型形成轴头，并在轴头上开设定位盲孔，将所述线轴浸渍于抗镀油墨中，使所述线轴的表面和所述定位盲孔的表面均布一层抗镀油墨，并对所述抗镀油墨进行烘烤，烘烤条件为：温度60～720℃，时间30～40min；然后使用激光烧蚀，将所述定位盲孔内表面的抗镀油墨去掉；接着采用电镀硬金工艺在所述定位盲孔的表面电镀厚度为0.15～0.2μm的银；最后去除所述线轴表面的抗镀油墨。
6.根据权利要求1所述的高强度线轴的制备工艺，其特征在于：完成所述步骤四后，使用微蚀剂对线轴进行微蚀，利用微蚀剂的取向性去除线轴表面的高点；清理完成后再使用弱酸进行酸洗，以提高线轴表面的光滑度。
7.根据权利要求6所述的高强度线轴的制备工艺，其特征在于：弱酸为氯化氢溶液，氯化氢溶液的浓度为1.2％～2.1％。
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-
2021
- 2021-07-02 CN CN202110751406.3A patent/CN113564424B/zh active Active
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Denomination of invention: A Preparation Process for High Strength Spool Effective date of registration: 20230908 Granted publication date: 20220208 Pledgee: Zhejiang Commercial Bank Co.,Ltd. Jinhua Yongkang Branch Pledgor: Zhejiang Xijie Metal Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980055867 |