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氧化撂沾em耐磨轴套课程设计.doc

氧化撂沾em耐磨轴套课程设计

要活出你的霸气劲
2018-04-04 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《氧化撂沾em耐磨轴套课程设计doc》,可适用于综合领域

氧化撂沾em耐磨轴套课程设计课程设计题目:氧化铝陶瓷耐磨轴套设计设计者:黄淑倩班级:无机班指导教师:何秀兰课程设计报告一、任务来源陶瓷套筒耐磨轴套在运动部件中因为长期的磨擦而造成零件的磨损当轴和孔的间隙磨损到一定程度的时候必须要更换零件因此设计的时候选用硬度较低、耐磨性较好的材料为轴套或衬套这样可以减少轴和座的磨损当轴套或衬套磨损到一定程度进行更换这样可以节约因更换轴或座的成本。轴套一般起滑动轴承作用。为了节约材料根据轴承需要的轴向载荷设计轴套的壁厚。轴套有开口和不开口之分这要根据结构的需要。一般轴套不能承受轴向载荷或只能承受较小的轴向载荷。或加推力轴承。轴一般是圆的。轴套一般起轴向定位作用端部与齿轮轴承等零件以压应力接触(有时因轴要与密封圈等标准件配合又要保证中部零件能穿过轴端就做轴套与密封圈配合轴可以做细以保证零件穿过(轴套用在不同的场合会有不同的用途,可以轴向定位,可以减磨减振,也可以用于将轴与有害介质隔离使轴增寿耐用等二、性能要求要求耐磨性好强度在MPa左右断裂韧性为MPam规格为:直径mm壁厚mm三、原料选择按性能要求选择氧化铝为原料:项目指标氧化铝含量密度gcm洛氏硬度HRA抗压强度Mpa断裂韧性KΙCMPam抗弯强度MPa导热系数WmK热膨胀系数:×mmK耐磨陶瓷是以AlO为主要原料以稀有金属氧化物为熔剂经一千七百度高温焙烧而成的特种刚玉陶瓷再分别用特种橡胶和高强度的有机无机粘合剂组合而成的产品。工业AlO是由铝矾土(AlOH)和硬水铝石制备的对于纯度要求高的AlO一般用化学方法来制备。AlO有许多同质异晶体目前已知的有多种主要有种晶型即阿尔法AlO、贝塔AlO、伽马AlO。其结构不同性质也不同在以上的高温时几乎完全转化为阿尔法AlO。四、工艺流程氧化铝陶瓷是一种以AlO为主晶相的陶瓷材料其氧化铝含量一般在,,,之间。习惯上以配料中氧化铝的含量进行分类氧化铝含量在,左右的为"瓷”含量在,的为“瓷”等。刚玉莫来石瓷的氧化铝含量在,以上刚玉瓷的氧化铝含量在,以上一般刚玉瓷和刚玉莫来石瓷称为氧化铝瓷。氧化铝陶瓷根据不同类型、不同性能要求以及产品的不同形状、大小和厚薄等制造方法也有所不同但大体经过下列工艺过程:原料煅烧磨细配方加粘结剂成型素烧烧结表面处理修坯(原料煅烧由于工业氧化铝原料通常伽马氧化铝最稳定的为阿尔法氧化铝因此用氧化铝粉末制成氧化铝陶瓷前必须对氧化铝粉末进行预烧或称为煅烧。()预烧的目的预烧可以排除氧化铝原料中的氧化钠使伽马氧化铝全部转化为阿尔法氧化铝提高原料的纯度及产品质量。()预烧的方法从实际情况来说预烧方法不同添加物不同气氛不同温度不同预烧质量也不一样。因此预烧是氧化铝陶瓷生产中一个重要的环节。工业AlO的预烧通常要加入适量的添加物如HBO、NHF、AF等加入量一般为o(,一,。主要目的是为了除去碱法生产工业氧化铝时含有的杂质NaO。预烧质量与预烧温度有关。预烧温度偏低就不能完全转变成阿尔法AlO若预烧温度过高就发生烧结不易粉碎且活性降低。采用HBO添加剂加入~预烧温度在~度左右保温~小时其反应如下:NaOHBO=NaBOHO气氛对AlO的预烧质量影响也很大。温度在以下在不同气氛中预烧AlO其NaO的含量也不相同。根据实践在采用分解氨的方法得到的还原气氛炉中预烧预烧温度为~度NaO可以完全排除。()预烧质量的检验光学显微镜法此法是根据折射率的不同来判断转化的情况。一般采用折射率为的二碘甲烷作测定折射率用油。在偏光显微镜下。如果测得折射率小于(的则属于AlO。磨细预烧过的AlO需要进行磨细。细度要求比表面积一般大于cmg。用于注浆成型粉料的粒径小于um的占~。AlO的颗粒细度对产品性能有很大的影响。根据资料介绍对刚玉瓷大于μm的颗粒应很少因为当μm的颗粒含量大于,,,时就会影响到它的烧结性小于μm的颗粒应为,一,若大于,烧结时会出现二次重结晶晶粒发育较大。球磨工艺一般有两种方法即湿磨和干磨。一般来说湿磨效率较高工业生产选用湿法球磨水分含量为。干磨时需要加入助磨剂如油酸等加入量一般为,,,其目的是防止粘结起表面改性作用提高球磨效率。(配方氧化铝陶瓷根据其应用要求不同配方组成也不同。通常依照AlO含量的不同分为瓷、瓷、瓷、瓷等。下表列出了按主晶相矿物名称分类的氧化铝陶瓷及其相组成。选用“瓷”配方:AlO(wt)矿化剂(由SiO*CaO和AlO等配置)表按主晶相矿物名称分类的陶瓷及其相组成O含量()相组成瓷料类别Al结晶相玻璃相莫来石瓷,莫来石含量,一,般不含刚玉(有时含,刚玉)刚玉莫来,莫来石和刚玉总含量,石瓷,刚玉瓷,刚玉含量,一,般不含莫来石(或只含以下莫来石晶体)加粘结剂纯氧化铝陶瓷实际上是很难烧结的而且温度高达到。但是根据产品的不同性能加入不同类型和不同量的添加剂可以降低烧成温度促进烧结。添加剂可以分为两类:一类为解凝剂用于改善注浆坯料的流动性使其在低水分时粘度适当便于浇注一类为塑化剂由粘合剂增塑剂和溶剂合成用于增加瘠性坯料的可塑性和坯体强度。第一类添加剂如:如HCl用于AlO,TiO等可通过调整瘠性料浆的pH值来控制料浆的流动性。第二类添加剂中粘合剂具有较高粘结能力可改善坯料的可塑性。如阿拉伯胶石蜡聚乙烯醇酚醛树脂等。增塑剂用来溶解有机粘合剂和湿润坯料颗粒多是有机的醇类或酯类。溶剂能溶解粘合剂和增塑剂有水有机醇汽油等。加入的添加剂包括HCl石蜡有机醇。(成型凝胶注模成型氧化铝陶瓷的成型方法通常是根据产品的形状、厚薄、大小及性能要求进行选择。成型方法不同选择的制备原料也不同。成型是陶瓷生产过程的一个重要步骤。成型过程就是将分散体系(粉料、塑性物料、浆料)转变成为具有一定几何形状和强度的块体也称素坯。成型的方法很多但是总的来说可归纳为干法成型和湿法成型两种。不同形态的物料应用不同的成型方法。究竟选择哪一种成型方法取决于对制品各方面的要求和粉料的自身性质(如颗粒尺寸、分布、表面积等)凝胶注模成型工艺过程如下:首先将有机单体与水配制成一定浓度的预混液陶瓷粉末悬浮于其中制成浆体然后加入适量的催化剂或者引发剂搅拌均匀浇注或注射入模将体内的有机单体在引发剂、催化剂等的作用下发生聚合反应形成网状结构将陶瓷粉体包裹成为由大分子网络定型的陶瓷坯体。坯体经干燥、排胶、烧结得到致密产品。()配制单体预混液标准工艺的凝胶体系为水溶性丙烯酞胺凝胶体系该体系以丙烯酞胺(AM)为单体NN二甲基双丙烯酞胺(MBAM)为交联剂。这种单体按一定配比溶入适量的去离子水中配制成预混液(一般预混液中的单体质量浓度为AM:MBAM=:l)。()制备陶瓷浆体将陶瓷粉末和适量的分散剂加入预混液中调制成一种高固相含量的陶瓷悬浮液。决定陶瓷浆体质量的关键因素有方面:一是陶瓷粉末的固相含量二是浆体流动性。固相含量直接决定成型坯体的密度高固相含量还可以减少坯体在干燥过程中的收缩和翘曲提高烧成密度因此要尽可能提高固相含量。研究发现阴离子型聚电解质是AO凝胶注模成型的理想分散剂。()注浆及凝胶反应在浆体中加入适量的引发剂和催化剂搅拌均匀后真空除去内部气体注浆入模模具内的浆料在引发剂或热作用下发生凝胶反应而固化成型。~h后脱模得到陶瓷坯体。一般用质量分数为的过硫酸胺(APS)水溶液作为引发剂NNNN四甲基乙酞胺(TEMED)为催化剂。模具的材质可以是聚合物、腊、金属或者玻璃可根据需要设计为任意理想的形状。()坯体干燥该工序是凝胶注模成型工艺中关键且最耗时的一步。干燥的实质是水分扩散和溢出表面的过程。为了避免坯体收缩不匀造成翘曲和开裂等现象初期干燥须在低温和高湿度的条件下进行一般控制湿度大于。当坯体收缩至内部固相颗粒相互接触以后收缩现象停止这时可以提高温度或降低湿度继续干燥以缩短干燥周期。()坯体加工工艺的一个突出优点是干燥坯体的强度高其拉伸强度一般大于MPa超过干法成型坯体强度的倍之多有的甚至达MPa。因此可对坯体进行更复杂的加工如钻孔、高精度切削、计算机数控加工等设计轴套更是可以。()排胶与排蜡工艺中粘合剂的含量很少因此无需专门而严格的排胶工序。排胶可以独立进行也可以和烧结过程同时进行。对于AO坯体聚合物的裂解在以前即可进行完全但在氮气中会有的残留。在烧结之前还需要把坯体中的石蜡排出称为排蜡。具体方法是把素坯埋入装有煅烧好的氧化铝细粉的匣钵中然后逐渐升温最后在度左右温度下排蜡。在升温过程中要特别注意~度这个温度区在这个温度区中石蜡要从坯体中排出并燃烧。因此升温速度要缓慢否侧易造成变形和开裂。素烧温度不宜太低或者太高。太低则素坯强度不够不利于修坯太高则由于坯体过硬或与埋粉粘结不容易加过。(烧结烧结对氧化铝陶瓷的密度及结构影响很大并进而影响到产品的性能。一般认为获得微晶结构有利于提高氧化铝陶瓷性能因此有人主张采用高温快速烧结。当然还要根据产品的大小和厚薄来确定具体的工艺一般大型和厚胎制品升温速度要慢时间要长否则易产生开裂现象。影响氧化铝陶瓷烧结性能的因素有:()烧成制度的影响采用两种烧成制度进行实验是表示通常的烧成制度是以每分钟速率升温到试样开始产生收缩为止然后再控制升温速率使试样以恒定的收缩率进行烧成。()烧成气氛的影响对烧结致密性来说氧的气压愈低愈有利于烧结。以在氩气中烧结最好其次是在氢气、氨气、氧气、氮气和空气中。对其晶粒长大的作用来说以在氨气中最显著其次是在氢气、氧气、氮气、空气和氩气中。从坯体的致密性和晶粒长大的情况进行综合分析显然应以在氩气中烧结为最佳其次是在空气中烧结。()成型方法的影响不同的成型方法对氧化铝陶瓷的烧结性能影响也不同。一般来说注浆成型的坯子难以烧结。由于选用凝胶注模成型法需注意烧结时间和温度。本配方的烧结温度一般在~度。为了防止粘结与模具接触的部位可以再匣钵底部或者垫板上撒上粗颗粒刚玉砂。在烧结过程中升温的控制是:在度以下应缓慢在~度中温阶段要严格控制并尽量慢一些在度以上到烧结升温速度可以快一些防止粗晶出现。表面处理加工成型烧制出的产品由于在烧结过程中收到的热应力等因素再次收到损伤应检选后进行处理加工。拣选的产品根据性能和使用条件要求进行加工成型最后再次拣选合格产品出厂。参考文献:、BHKear,NavelResearchReview,Four,pp、林鴻明、林中魁”奈米科技應用研究與展望”工業材料期年月頁。、PhysRev,–()TheoryofSuperconductivity、特种陶瓷工艺学武汉理工出版社李世普主编无机非金属材料概论哈尔滨工业大学出版社戴金辉葛兆明主编(高友谊氧化铝陶瓷凝胶注模成型工艺研究哈尔滨工程大学硕士论文李悬强关于陶瓷成型工艺的讨论硅酸盐学报():~五、工艺卡片目录一(任务来源二(性能要求三(原料选择四(工艺流程原料煅烧(磨细配方加粘结剂成型素烧修坯烧结(表面处理五(工艺卡片

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