一种高铁列车电机摩擦盘胚料的生产工艺及系统的制作方法

本发明涉及高铁零部件
技术领域：
，尤其涉及一种高铁列车电机摩擦盘胚料的生产工艺及系统。
背景技术：
：高铁列车是近几年发展起来的新兴产业，其关键零部件大多依靠进口。高铁列车电机碳刷摩擦盘也多为进口件，而国外高铁列车碳刷摩擦盘大多采用热成型或铸造单件成型工艺，其胚料性能的一致性、组织的均匀性和稳定性都不够，常出现好坏不一的使用缺陷。如申请号为：96199090.2的专利公开了一种生产摩擦件的方法，该方法用热喷涂铜合金在基体件上的施以涂层，其中所述铜合金含10-45％(重量)的sn和zn中的至少一种元素，0.1-10％(重量)的al和si中的至少一种元素，0.1-8％(重量)的fe、co和ni中的至少一种元素，0.1-8％(重量)的ti、zr、cr、v和mo中的至少一种元素及余量的cu及随机的杂质。其中在用热喷涂法产生涂层后，再通过压制进行最终处理，生成摩擦件，该方法主要通过热压来生产摩擦件，得到的胚料组织较为疏松，且硬度偏低，耐磨性不够。又如申请号为：201611001511.0的中国专利公开了一种高铁用摩擦盘及其制备方法，其中一种摩擦盘，包括以下组分，各组分的重量百分比分别如下：其中，一种摩擦盘的制备方法，按照以下工艺步骤进行：1)熔模制作：按产品图，首先设计制造注腊模具，然后制作样品腊模；2)型壳制作：将腊模浸涂耐火涂料，撒上料状耐火材料，再经干燥、硬化，得到多层型壳；3)浇注：首先按配比配料，然后进行熔炼，最后采用真空吸气浇注而成。上述制备方法主要通过真空吸气熔模铸造制得摩擦盘，且该摩擦盘在制造过程中不存在气体，液体金属能够更好的填入型腔，材质紧密，但是该方法直接将熔液真空吸气浇注而成摩擦盘，其中的熔液性能不一致，会导致摩擦盘的组织不稳定，内在质量存在隐患。技术实现要素：为克服现有技术中存在的高铁列车电机用摩擦盘胚料性能不一致，组织不均匀等问题，本发明提供了一种高铁列车电机摩擦盘胚料的生产工艺及系统。具体技术方案如下：一种高铁列车电机摩擦盘胚料的生产工艺，包括以下步骤：步骤1：按照配比配料和加料；步骤2：混合配料并加热熔炼；步骤3：确定结晶模具，并将合金熔液结晶成型；步骤4：对成型结晶进行连续拉拔连铸；步骤5：连续热处理，生成胚料；步骤6：切断胚料并加工至成品。在此基础上，所述步骤1中的配料包括cu和合金原材料，且配料中cu的重量百分比大于合金原材料并大于80％，所述合金原材料包括sn、ni、zn、al、ag、fe、mn中的至少任意三种。在此基础上，所述步骤2还包括对熔炼后的合金溶液进行保温处理。在此基础上，所述步骤4中对成型结晶拉拔的速度为30-130mm/min。在此基础上，所述步骤5中所述连续热处理的时间与拉拔连铸的时间相等。在此基础上，所述步骤6中胚料的切断分为两次，且第一次切断胚料的长度大于第二次切断胚料的长度。本发明还提供了一种高铁列车电机摩擦盘胚料的生产系统，包括配料区、连铸炉和加工区，所述配料区、连铸炉和加工区依次相连，所述配料区根据高铁类型确定配料及配比，并进行加料，所述连铸炉对配料进行熔融和拉拔连铸，所述加工区对胚料进行加工至成型。在此基础上，所述连铸炉包括熔炼锅、电加热炉、结晶模具和热处理温控区，所述熔炼锅、电加热炉、结晶模具和热处理温控区依次相连。在此基础上，所述熔炼锅至少设置有一个保温区，所述相邻保温区之间的温度差大于100℃。在此基础上，所述熔炼锅的最高温度大于配制合金的最高熔点。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明提供的一种高铁列车电机摩擦盘胚料的生产工艺所生产的摩擦盘胚料性能稳定，且组织均匀，材质紧密且硬度较高，能够大大提高电机摩擦盘的使用寿命和高铁列车高速行驶时的安全系数。2、本发明中摩擦盘胚料包括cu以及sn、ni、zn、al、ag、fe、mn中的至少任意三种，且配料中cu的重量百分比大于80％，该胚料中的铜所占比例最多，摩擦盘的硬度较高，且还混有多种合金，可以满足不同类型的高铁列车摩擦盘的性能要求。3、本发明中还包括对熔炼后的合金溶液进行保温处理和连续的热处理，细化了胚料组织结构，保证了胚料的化学性能稳定和均匀，进一步提升了摩擦盘的内部质量和耐摩擦性能。4、本发明还提供了一种高铁列车电机摩擦盘胚料的生产系统，包括配料区、连铸炉和加工区，所述配料区、连铸炉和加工区依次相连，所述配料区根据高铁类型确定配料及配比，并进行加料，所述连铸炉对配料进行熔融和拉拔连铸，所述加工区对胚料进行加工至成型。该生产系统结构紧凑且功能齐全，所得摩擦盘胚料硬度高，能够大大提高电机摩擦盘的使用寿命和高铁列车高速行驶时的安全系数，适用于生产不同类型高铁列车的电机摩擦盘胚料，附图说明图1是本发明一种高铁列车电机摩擦盘胚料的生产工艺的流程示意图；图2是本发明一种高铁列车电机摩擦盘胚料的生产系统的结构示意图；图3是本发明一种高铁列车电机摩擦盘胚料的生产系统中的连铸炉的结构示意图。图中：1-熔炼锅；2-电加热炉；3-结晶模型；4-热处理温控区。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明披露了一种高铁列车电机摩擦盘胚料的生产工艺，如图1所示，包括以下步骤：步骤1：按照配比配料和加料，所述配料包括cu和合金原材料，且配料中cu的重量百分比大于合金原材料并大于80％，所述合金原材料包括sn、ni、zn、al、ag、fe、mn中的至少任意三种，且cu、sn、ni、zn、al、ag、fe、mn的熔点依次为：683℃、232℃、1453℃、419℃、660℃、961℃、1535℃、1244℃。在实际配料过程中可以根据不同高铁列车电机碳刷摩擦盘对其导电性、耐磨性以及机械性能等要求，选择不同的化学成分配比，以满足高铁列车摩擦盘各性能指标需求，但是任一种配料中的cu所占比例始终最多。本申请中的配料铜所占比例最多，因此所制造的摩擦盘的硬度较高，且还混有多种合金，可以满足不同类型的高铁列车电极的性能要求，适用范围较广。步骤2：混合配料并加热熔炼，根据上述步骤1中确定的配置合金的最高熔点以及各原料的比例，确定熔炼锅1的最高温度和各个升温区段和保温区段，以及升温和保温的时间，并设计好工艺图表严格执行，其中熔炼锅1的最高温度大于配置合金的最高熔点，以保证配合合金的完全熔炼。且熔炼锅1的各个升温区段和保温区段，以及升温时间和保温时间均根据配合合金的成分进行相对应的调整。步骤3：确定结晶模具3，并将合金熔液结晶成型。所述结晶模具3的选择根据不同高铁列车电机碳刷摩擦盘的形状和尺寸确定，以保证结晶成型为所需的胚料。结晶模具3与不同型号的高铁列车电机碳刷摩擦盘的形状和尺寸相对应设置，特定的高铁列车选择特定的结晶模具3为常规选择，此处不加以赘述。步骤4：对成型结晶进行连续拉拔连铸，其中拉拔的速度为30-130mm/min。实际工作的拉拔速度根据上述步骤中所确定的摩擦盘的形状大小及结晶模具3的结构形式来确定拉拔，以保证不同类型的胚料成型可靠，稳定和高效率。步骤5：连续热处理，生成胚料；根据不同高铁列车电机碳刷摩擦盘对于印度、耐摩擦损度、材料组织结构的结晶状态的要求，确定连续热处理的温度区间和时间。且连续热处理的时间与拉拔连铸的时间相等，即在拉拔连铸的同时对胚料进行连续热处理。本发明中对熔炼后的合金溶液进行保温处理和连续的热处理，细化了胚料组织结构，保证了胚料的化学性能稳定和均匀，进一步提升了摩擦盘的内部质量和耐摩擦性能，且拉拔连铸和连续热处理同时进行，进一步加快了加工效率。步骤6：切断胚料并加工至成品，所述步骤6中胚料的切断分为两次，且第一次切断胚料的长度大于第二次切断胚料的长度。该步骤6的具体方法为：将拉拔连铸成型的长胚料进行第一次切断备用；再将长胚料根据不同高铁列车电机碳刷摩擦盘的图纸要求尺寸进行第二次切割为成品所需的半成品尺寸备用。本发明提供的一种高铁列车电机摩擦盘胚料的生产工艺所生产的摩擦盘胚料性能稳定，且组织均匀，材质紧密且硬度较高，能够大大提高电机摩擦盘的使用寿命和高铁列车高速行驶时的安全系数。本发明一种高铁列车电机摩擦盘胚料的生产工艺包括配料、加料、加热熔炼、结晶成型、拉拔成材、热处理定性、切断成胚，加工成品，六大工序。相对应的，本发明还披露了一种高铁列车电机摩擦盘胚料的生产系统，该生产系统结构紧凑且功能齐全，适用于生产不同类型高铁列车的电机摩擦盘胚料。如图2和3所示，本发明所提供的生产系统包括配料区、连铸炉和加工区，所述配料区、连铸炉和加工区依次相连，所述配料区根据不同高铁列车电机摩擦和性能要求确定配料及配比，并进行加料，所述连铸炉对配料进行熔融和拉拔连铸，所述加工区对胚料进行加工至成型。具体的，如图3所示，为本发明工艺路线，其中连铸炉包括熔炼锅1、电加热炉2、结晶模具3和热处理温控区4，所述熔炼锅1、电加热炉2、结晶模具3和热处理温控区4依次相连。所述电加热炉2设置在熔炼锅1的外部对配料进行加热制成合金熔液，且所述加热熔炼工序温度根据配料合金的化学成分比例选择，即根据该配料合金的最高熔点来确定熔炼的最高温度，以保证配料合金的完全熔炼和化学性能的一致性。所述结晶成型工艺为，根据不同高铁列车电机碳刷摩擦盘的形状、形状尺寸，设计最为经济结晶成型模具，以保证结晶成型为所需的胚料。所述拉拔连铸工序根据结晶器结构与形状大小设计拉拔速度，其中拉拔速度的定义为：拉拔速度是以每分钟从结晶器拉出的铸坯长度来表示。优选地，本申请中的拉拔速度为30-130mm/min。拉拔速度应和熔液的浇注速度相一致。拉速控制合理，不但可以保证连铸生产的顺利进行,而且可以提高连铸生产能力，改善铸坯的质量。所述连续热加工处理工序，主要根据不同高铁摩擦盘对盘体的硬度组织结构及耐摩擦性要求设计确定连续加热温度，且该连续热加工处理的过程与拉拔连铸同时进行。其中，本申请中的所述熔炼锅1至少设置有一个保温区，所述相邻保温区之间的温度差大于100℃，即可以在生产过程中设置多个保温区进行保温，且每个保温区之间的温度间隔不小于100℃。例如保温区可以为1000～1300℃或1200～1300℃，又如连续保温区750～850℃、1000～1300℃、1400～1500℃1等。其中，所述熔炼锅1的最高温度大于配制合金的最高熔点。具体的，所述成品加工工艺为：将成型后的半成品胚料通过备种机进行加工，做成需要的标准高铁列车电机碳刷摩擦盘零件，供高铁列车安装使用。本发明所生产的摩擦盘胚料性能稳定，且组织均匀，材质紧密且硬度较高，能够大大提高电机摩擦盘的使用寿命和高铁列车高速行驶时的安全系数。实施例1：一种高铁列车电机摩擦盘胚料的生产工艺，包括以下步骤：步骤1：按照配比配料和加料，且该配料包括：sn10.0％；ni1.5％；mn0.5％；余量为cu。步骤2：混合配料并加热熔炼，且该混合熔炼的最高温度为1500℃，且保温区段为1100℃-1200℃，且保温时间不低于1个小时。步骤3：确定结晶模具3，并将合金熔液结晶成型；步骤4：对成型结晶进行连续拉拔连铸，且拉拔连铸的速度为120mm/min。步骤5：连续热处理，生成胚料，且连续热处理时间与拉拔连铸时间相等。步骤6：切断胚料并加工至成品。实施例2：一种高铁列车电机摩擦盘胚料的生产工艺，包括以下步骤：步骤1：按照配比配料和加料，且该配料包括：步骤2：混合配料并加热熔炼，且该混合熔炼的最高温度为1550℃，且保温区段为1000℃-1200℃，且保温时间不低于1个小时。步骤3：确定结晶模具3，并将合金熔液结晶成型；步骤4：对成型结晶进行连续拉拔连铸，且拉拔连铸的速度为90mm/min。步骤5：连续热处理，生成胚料，且连续热处理时间与拉拔连铸时间相等。步骤6：切断胚料并加工至成品。实施例3：一种高铁列车电机摩擦盘胚料的生产工艺，包括以下步骤：步骤1：按照配比配料和加料，且该配料包括：步骤2：混合配料并加热熔炼，且该混合熔炼的最高温度为1500℃，且保温区段为1000℃-1100℃，且保温时间不低于1个小时。步骤3：确定结晶模具3，并将合金熔液结晶成型；步骤4：对成型结晶进行连续拉拔连铸，且拉拔连铸的速度为100mm/min。步骤5：连续热处理，生成胚料，且连续热处理时间与拉拔连铸时间相等。步骤6：切断胚料并加工至成品。实施例4：一种高铁列车电机摩擦盘胚料的生产工艺，包括以下步骤：步骤1：按照配比配料和加料，且该配料包括：步骤2：混合配料并加热熔炼，且该混合熔炼的最高温度为1550℃，且保温区段为1000℃-1300℃，且保温时间不低于1个小时。步骤3：确定结晶模具3，并将合金熔液结晶成型；步骤4：对成型结晶进行连续拉拔连铸，且拉拔连铸的速度为85mm/min。步骤5：连续热处理，生成胚料，且连续热处理时间与拉拔连铸时间相等。步骤6：切断胚料并加工至成品。对实施例1、2、3和4所得的样品进行摩擦试验，其中实施例1、2、3和4中的配比均不相同，且根据不同合金的配比，每个实施例中的加工参数随之变化，样品配比如表1所示：表1名称cusnniznalagfemn实施例188.0％10.0％1.5％****0.5％实施例282.7％11.5％3.9％0.4％0.5％*0.5％0.5％实施例386.2％11.0％0.9％**1.1％*0.8％实施例480.3％12.5％5.3％1.0％*0.7％0.2％*将实施例1、2、3和4所得的样品所得的摩擦盘样品进行摩擦试验，并与对应的实施例1、2、3和4标准样品进行对比，得出磨耗长度和温升，具体试验结果如表2所示：表2根据表2可以看出，通过本工艺拉拔连铸生产所得的高铁列车用电机摩擦盘与现有的普通摩擦盘相比，耐磨性有了显著的提高，且使用寿命长，安全系数较高，符合现有的高铁列车用电机摩擦盘的使用标准，可以广泛使用与不同规格的高铁列车。上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。当前第1页12