本发明涉及一种液压缸消声器及其制备工艺，属于铝合金复合材料技术领域。
背景技术：
液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动(或摆动运动)的液压执行元件。液压缸工作过程中由于机械振动、油流流速较高引起管子抖动或电动机和液压泵的旋转部分不平衡，都会产生噪声。此时除了需要调整液压缸部件减少噪声外，还可以设置消声器装置加以缓冲噪声。
目前市场上的消声器的材质一般为“普通钢铁质”和“不锈钢制品”。普通钢铁质消声器，运行半年左右，最多一年，里面就会慢慢脱层，严重影响动力使能耗增大，并且消音器外皮容易形成漏点，声音难听。不锈钢消声器管壁极薄，不但消声效果佳，而且经久耐用，美观大方，但材料本身价格较高且加工较困难，很难实现工业化生产。因此，亟待开发一款性能优异且经济环保的液压缸消声器来克服现有消声器的不足。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种质轻、降噪隔音、吸能本领强、环保经济且易于加工的液压缸消声器。
本发明的上述目的可以通过下列技术方案来实现：一种液压缸消声器，所述消声器制作原料包括质量百分比为72-85％的铝合金和15-30％的填料。
本发明将填料与铝合金配合使用，使铝合金内部形成一个个像“蜂窝”的形状，当声波进人其中，借助机械运动将声能转化为热能，构成一种很好的声音屏障，进而达到良好的降噪隔音效果。同时由于无机填料密度小耐高温耐热性强，有助于进一步降低消声器的重量并增加其耐高温耐热性能。
作为优选，所述消声器的制作原料还包括0.05-0.2％的ce2o3。ce2o3可以作为合金熔融液的非均匀形核核心，且因为ce2o3具有较高的熔点，可作为非自发核心，促进形核，有利于晶粒细化，不仅能提高合金的力学性能，还能促使合金材料的气孔、尺寸和形态分布更加均匀，利于合金完整声音屏障的构建，进而增加消声器的过滤性能，提高降噪效果。
作为优选，所述铝合金由以下质量百分比的组分组成：si：4.5-8％、ca：0.6-3％、mg：0.5-1.8％、ce：0.15-0.6％、余量为铝及不可避免的杂质。为了进一步增加填料和铝合金基料的相溶性本发明在铝合金组分中添加了ca、mg作为增溶相，改善组分之间的界面状况，降低组分间界面张力，提高基料与填料之间的黏结力，从而使消声器具有更稳定的降噪性能。少量的ce不仅能促使合金形成强化相all2si4o10(oh)2、cemg4al8和新相al11ce3，而且还能改变强化相的形状、尺寸，使其呈弥散分布，进而增强消声器的抗拉强度和抗变形能力。
作为优选，所述填料由质量百分比为68-80％的a12o3和20-32％的nacl组成。填料中的nacl为松散状态的粒子，在外力作用下其外层“保护层”容易被打破，导致nacl粒子的均匀状态不复存在，进而使得铝合金材料的孔结构不均匀，降低其降噪隔音效果，为了避免单独使用nacl带来的不利影响，本发明填料中还添加了a12o3，a12o3具有良好的迁移性能，当nacl受到外力作用时，a12o3可迁移至nacl的外层“保护层”，阻止“保护层”受到破坏，确保nacl的孔径结构均匀完整。将a12o3和nacl质量百分比分别控制在上述范围，可以防止二者因比例失衡而导致在铝合金内部形成的“蜂窝”形状的声音屏障不完整或被破坏，进而降低降噪隔音效果。
进一步优选，所述填料的粒径为1-5mm。
本发明的另一个目的是提供一种上述液压缸消声器的制备工艺，包括以下步骤：
s1：按比例称取消声器制作原料，将铝合金熔炼成合金液，且熔炼过程中加入ce2o3；
s2：将填料压制成预制块并于450-550℃下进行烧结，冷却至室温后置于模具中预热至300-400℃；
s3：将步骤s1中的合金液压入填料预制块，制得消声器半成品；
s4：对消声器半成品进行清洗、干燥，得消声器成品。
与现有技术相比，本发明将填料压制成预制块后进行烧结，之后又于模具中进行预热，一方面有助于在填料中形成稳定均匀的通孔，有效降低合金液压入时的压力；另一方面有助于降低填料的残余应力及填料与合金液之间的作用力，以便后续对消声器半成品进行清洗，使填料中有害离子完全脱除。但烧结温度不宜超过550℃，避免填料中构筑的孔道坍塌，导致合金液压入填料预制块时无法构建连续的三维网络状铝合金骨架，而不能形成完整的声音屏障。通过本发明的制备方法获得的消声器具有高孔隙率、高比强度、比表面积大、良好的吸能性、耐高温、降噪等一系列的优良性能。
作为优选，所述步骤s1中熔炼温度为750-850℃。
作为优选，所述步骤s3中压入的压力为0.07-0.5mpa。本发明因填料经过烧结并预热，其形成的孔道畅通，因此压入合金液使用的压力比现有技术明显降低，压力过大，容易破坏合金结构组织，导致合金比强度下降，甚至引起孔道坍塌，不利于声音屏障的构建。
作为优选，所述步骤s4中清洗用溶液是质量分数为12-25％的k2so4水溶液。本发明以k2so4作为清洗溶液，一方面可以增加nacl的溶解度，确保nacl完全从合金中脱除；另一方面k2so4中硫酸根离子对铝合金基体的腐蚀远远小于nacl中氯离子的腐蚀，因而可以降低对铝合金基体的腐蚀。
进一步优选，所述清洗用溶液的温度为45-60℃。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.本发明将填料与铝合金配合使用，构成一种很好的声音屏障，进而达到良好的隔音效果。无机填料密度小耐高温耐热性强，有助于进一步降低消声器的重量并增加其耐高温耐热性能。适量的ce2o3则会增加消声器的过滤性能，提高其降噪效果
2.本发明消声器制备过程中将填料压制成预制块后进行烧结，之后又于模具中进行预热，有助于在填料中形成稳定均匀的通孔，有效降低合金液压入时的压力；同时利于降低填料的残余应力及填料与合金液之间的作用力，以便后续对消声器半成品进行清洗，使填料中有害离子完全脱除，配合特定工艺条件获得的消声器具有高孔隙率、高比强度、良好的吸能性和耐高温、降噪等一系列的优良性能。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并说明对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。如无特殊说明，本发明下述实施例中采用原料均为常规原料，使用方法均为常规方法实施例1
一种液压缸消声器，其制作原料包括质量百分比为72％的铝合金、27.8％的填料、0.2％的ce2o3；所述铝合金由以下质量百分比的组分组成：si：4.5％、ca：0.6％、mg：0.5％、ce：0.15％、余量为铝及不可避免的杂质；所述填料粒径为1-5mm、由质量百分比为68％的a12o3和32％的nacl组成。
上述液压缸消声器的制备工艺包括以下步骤：
s1：按比例称取消声器的制作原料，将铝合金于750℃下熔炼成合金液，且熔炼过程中加入ce2o3；
s2：将填料压制成预制块并于450℃下进行烧结，冷却至室温后置于模具中预热至300℃；
s3：将步骤s1中的合金液于0.07mpa压力下压入填料预制块，制得消声器半成品；
s4：对消声器半成品进行清洗、干燥，得消声器成品，其中清洗用溶液是温度为45℃、质量分数为12％的k2so4水溶液。
实施例2
一种液压缸消声器，其制作原料包括76.5％的铝合金、23.4％的填料、0.1％的ce2o3制成；所述铝合金由以下质量百分比的组分组成：si：5％、ca：1％、mg：0.8％、ce：0.2％、余量为铝及不可避免的杂质；所述填料粒径为1-5mm、由质量百分比为70％的a12o3和30％的nacl组成。
上述液压缸消声器的制备工艺包括以下步骤：
s1：按比例称取消声器的制作原料，将铝合金于780℃下熔炼成合金液，且熔炼过程中加入ce2o3；
s2：将填料压制成预制块并于460℃下进行烧结，冷却至室温后置于模具中预热至320℃；
s3：将步骤s1中的合金液于0.1mpa压力下压入填料预制块，制得消声器半成品；
s4：对消声器半成品进行清洗、干燥，得消声器成品，其中清洗用溶液是温度为47℃、质量分数为15％的k2so4水溶液。
实施例3
一种液压缸消声器，其制作原料包括80％的铝合金、19.9％的填料、0.1％的ce2o3制成；所述铝合金由以下质量百分比的组分组成：si：5.5％、ca：1.5％、mg：1％、ce：0.3％、余量为铝及不可避免的杂质；所述填料粒径为1-5mm、由质量百分比为72％的a12o3和28％的nacl组成。
上述液压缸消声器的制备工艺包括以下步骤：
s1：按比例称取消声器的制作原料，将铝合金于800℃下熔炼成合金液，且熔炼过程中加入ce2o3；
s2：将填料压制成预制块并于500℃下进行烧结，冷却至室温后置于模具中预热至350℃；
s3：将步骤s1中的合金液于0.25mpa压力下压入填料预制块，制得消声器半成品；
s4：对消声器半成品进行清洗、干燥，得消声器成品，其中清洗用溶液是温度为50℃、质量分数为18％的k2so4水溶液。
实施例4
一种液压缸消声器，其制作原料包括84％的铝合金、15.92％的填料、0.08％的ce2o3制成；所述铝合金由以下质量百分比的组分组成：si：7％、ca：2％、mg：1.5％、ce：0.45％、余量为铝及不可避免的杂质所述填料粒径为1-5mm、由质量百分比为75％的a12o3和25％的nacl组成。
上述液压缸消声器的制备工艺包括以下步骤：
s1：按比例称取消声器的制作原料，将铝合金于830℃下熔炼成合金液，且熔炼过程中加入ce2o3；
s2：将填料压制成预制块并于520℃下进行烧结，冷却至室温后置于模具中预热至350℃；
s3：将步骤s1中的合金液于0.4mpa压力下压入填料预制块，制得消声器半成品；
s4：对消声器半成品进行清洗、干燥，得消声器成品，其中清洗用溶液是温度为55℃、质量分数为20％的k2so4水溶液。
实施例5
一种液压缸消声器，其制作原料包括83％的铝合金、16.95％的填料、0.05％的ce2o3制成；所述铝合金由以下质量百分比的组分组成：si：8％、ca：3％、mg：1.8％、ce：0.6％、余量为铝及不可避免的杂质；所述填料粒径为1-5mm、由质量百分比为80％的a12o3和20％的nacl组成。
上述液压缸消声器的制备工艺包括以下步骤：
s1：按比例称取消声器的制作原料，将铝合金于850℃下熔炼成合金液，且熔炼过程中加入ce2o3；
s2：将填料压制成预制块并于550℃下进行烧结，冷却至室温后置于模具中预热至400℃；
s3：将步骤s1中的合金液于0.5mpa压力下压入填料预制块，制得消声器半成品；
s4：对消声器半成品进行清洗、干燥，得消声器成品，其中清洗用溶液是温度为60℃、质量分数为25％的k2so4水溶液。
实施例6
与实施例3的区别仅在于，无机填料由质量百分比为65％的a12o3和35％的nacl组成。
实施例7
与实施例3的区别仅在于，无机填料由质量百分比为82％的a12o3和18％的nacl组成。
实施例8
与实施例3的区别仅在于，无机填料仅为a12o3。
实施例9
与实施例3的区别仅在于，无机填料仅为nacl。
实施例10
与实施例3的区别仅在于，铝合金为普通市售铝合金。
实施例11
本对比例与实施例3的区别仅在于，消声器原料中不含有ce2o3，铝合金的含量为85％，无机填料的含量为15％。
对比例1
本对比例与实施例3的区别仅在于，填料为现有技术中的常规填料。
对比例2
本对比例与实施例3的区别仅在于，填料压制成预制块后烧结温度为570℃。
对比例3
本对比例与实施例3的区别仅在于，将合金液压入填料预制块时的压力为0.8mpa。
将实施例1-11及对比例1-3中制得的液压缸消声器进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1：实施例1-11及对比例1-3中制得的液压缸消声器的性能参数
通过本发明实施例及对比例的结果可以分析出，在原料中添加适量的ce2o3有助于提高合金的力学性能，改善合金材料的孔径分布，提高消声器的降噪效果，选择比例合适的a12o3和nacl共同作为填料，有助于铝合金内部形成完整的“蜂窝”形状的声音屏障，进一步提高降噪隔音效果。制备过程中将填料压制成预制块后进行烧结，之后又于模具中进行预热，有助于在填料中形成稳定均匀的通孔，有效降低合金液压入时的压力；同时利于降低填料的残余应力及填料与合金液之间的作用力，以便后续对消声器半成品进行清洗，使填料中有害离子完全脱除，配伍合理的原料成分匹配特定的制备工艺获得的消声器具有高孔隙率、高比强度、良好的吸能性和耐高温、降噪等一系列的优良性能。
鉴于本发明方案实施例众多，各实施例实验数据庞大众多，不适合于此处逐一列举说明，但是各实施例所需要验证的内容和得到的最终结论均接近。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。