本發(fā)明涉及一種液壓系統(tǒng)動力裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁鑄泵體。

背景技術(shù)：

泵在工業(yè)系統(tǒng)中扮演著重要角色，特別是在液體介質(zhì)供給系統(tǒng)，其左右更是無可替代，泵的運(yùn)行性能和使用時(shí)間直接影響整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量等級。傳統(tǒng)的泵體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積和重量都較大，生產(chǎn)成本高，且使用時(shí)噪音大、故障多，使用壽命短。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提出了一種結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，使用噪音低、壽命久的鋁鑄泵體。

本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：鋁鑄泵體，包括：

底座，所述底座為正方形，所述底座下表面設(shè)有圓形凸沿，所述圓形凸沿中部設(shè)有四個(gè)第一軸孔，所述圓形凸沿通過四個(gè)均勻分布的連接條與正方形底座的四個(gè)角相連接，所述底座一邊中點(diǎn)處設(shè)有半圓形缺口；

柱體，所述柱體固定連接于底座上表面，柱體上表面為凸字形，柱體上表面中部設(shè)有半圓形凹槽，所述半圓形凹槽四周設(shè)有六個(gè)第二軸孔，第二軸孔延伸至柱體中部。

在上述的鋁鑄泵體中，所述底座下表面第一軸孔內(nèi)部呈半徑逐漸減小的圓環(huán)結(jié)構(gòu)。

在上述的鋁鑄泵體中，所述柱體“凸”字形的下底邊所在的側(cè)平面設(shè)有矩形凸起。

在上述的鋁鑄泵體中，所述底座和柱體均由三維編織纖維/鋁合金復(fù)合材料制成。

由于鋁合金的密度低、強(qiáng)度高、塑性好，所以本發(fā)明泵體采用鋁合金材料制成能很好的解決傳統(tǒng)泵體體積和重量大的問題，使泵體更輕量化。而且，鋁合金的價(jià)格低廉，能降低本發(fā)明泵體的生產(chǎn)成本。

另外，本發(fā)明還在鋁合金材料中預(yù)先形成有三維編織纖維預(yù)型件，將預(yù)型件作為增強(qiáng)骨架形成一種層合復(fù)合材料，可顯著提高鋁合金的強(qiáng)度、剛度等性能，使復(fù)合材料具有優(yōu)良的抗沖擊損傷性能、力學(xué)性能和耐燒蝕性能，綜合性能優(yōu)良。

所以，本發(fā)明底座和柱體均采用三維編織纖維/鋁合金復(fù)合材料制成，可以獲得綜合性能優(yōu)良，且質(zhì)量輕、成本低的泵體。

在上述的鋁鑄泵體中，所述三維編織纖維/鋁合金復(fù)合材料中三維編織纖維的體積百分比為10-20％。三維編織纖維在復(fù)合材料中含量過多或過少，均起不到較好的增強(qiáng)作用，復(fù)合材料的綜合性能難以得到有效提高。因此本發(fā)明以鋁合金為主體，添加10-20％的三維編織纖維形成綜合性能較好的三維編織纖維/鋁合金復(fù)合材料，并用來制成本發(fā)明泵體的底座和柱體，從而獲得綜合性能優(yōu)異的制品。

在上述的鋁鑄泵體中，所述三維編織纖維由碳纖維、玻璃纖維、石英纖維、高硅氧纖維、芳綸纖維中的一種或多種經(jīng)三維全五向編織而成。三維全五向編織是指在三維五向編織預(yù)型件的空位處增加軸向紗，這樣可以有效的消除軸向空位的存在，制成的三維全五向編織纖維材料可以有效彌補(bǔ)三維四向、三維五向編織纖維材料在軸向性能上的不足。

在上述的鋁鑄泵體中，所述三維全五向編織的編織角為10-15度。纖維的編織角越小，越有利于材料性能的改進(jìn)，本發(fā)明中10-15度的編織角可以使三維編織纖維材料獲得較好的彎曲強(qiáng)度等性能。

在上述的鋁鑄泵體中，所述鋁合金由以下質(zhì)量百分比成分組成：5.5％≤Mg≤6.5％，0＜Zr≤0.15％，0＜Sc≤0.4％，Mn＜0.4％，Cr＜0.15％，Ti＜0.1％，余量為Al以及不可避免的雜志元素。

在上述的鋁鑄泵體中，所述鋁合金中Zr和Sc的質(zhì)量百分比之和＜0.45％，Sc和Zr的質(zhì)量比＞1。

本發(fā)明在鋁合金中添加了微量的Sc元素，Sc元素既是稀土元素又是過渡族金屬，它在鋁合金中兼具有稀土元素的凈化合金、改善鑄錠組織的作用和過渡族金屬元素的再結(jié)晶抑制劑作用，且作用效果更佳。此外，Sc元素在鋁合金中還可以形成Al₃Sc共格沉淀相具有極強(qiáng)烈的時(shí)效硬化作用。因此，添加Sc元素可以全面提高鋁合金的強(qiáng)度、韌性、耐熱性、耐蝕性等性能。

另外，本發(fā)明還添加了Zr和Ti元素，Zr和Ti元素也屬于過渡族金屬元素，對鋁合金組織細(xì)化的效果僅次于Sc，但是，價(jià)格均比Sc便宜，復(fù)合添加可以有效降低鋁合金的成本。而且，復(fù)合添加上述含量的Sc元素和Zr元素，尤其是，Zr和Sc的質(zhì)量百分比之和＜0.45％，Sc和Zr的質(zhì)量比＞1時(shí)，鋁合金中形成Zr-Sc晶胞結(jié)構(gòu)偏聚更為強(qiáng)烈，極易析出偏聚粒子，從而對基體Al晶粒細(xì)化作用更為明顯。

在上述的鋁鑄泵體中，所述底座和柱體均通過以下步驟制成：將纖維材料經(jīng)三維全五向編織成三維編織纖維，將三維編織纖維固定在底座和柱體的模具后澆入由鋁合金熔煉而成的金屬液體，得到底座和柱體的半成品，將半成品經(jīng)熱處理后得到底座和柱體。

由于三維編織纖維的柔軟性，很難形成穩(wěn)固的支架，因此在澆入金屬液時(shí)，需要先將三維編織纖維固定在模具中，然后再澆入金屬液，澆入的速度應(yīng)不緩不急，使金屬液充分填充到纖維骨架中。

在上述的鋁鑄泵體中，模具溫度為230-260℃，澆注溫度為650-680℃，加壓壓力為80-100MPa，建壓時(shí)間為1-3s，保壓時(shí)間為5-10s。

在上述的鋁鑄泵體中，熱處理包括固溶處理和時(shí)效處理，所述固溶處理的溫度為480-530℃，時(shí)間為30-50min。

在上述的鋁鑄泵體中，時(shí)效處理的溫度為280-330℃，時(shí)間為50-80min。

本發(fā)明三維編織纖維/鋁合金復(fù)合材料制成的底座和柱體半成品經(jīng)固溶處理后進(jìn)行時(shí)效處理，從而細(xì)化晶粒和晶界，而晶粒和晶界越細(xì)小，制品的強(qiáng)度等綜合性能越好。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1.本發(fā)明鋁鑄泵體結(jié)構(gòu)簡單，體積小，便于安裝維護(hù)，使用時(shí)噪音低，吸程大，使用壽命長。

2.本發(fā)明鋁鑄泵體的底座和柱體均采用三維編織纖維/鋁合金復(fù)合材料制成，可以獲得綜合性能優(yōu)良，且質(zhì)量輕、成本低的泵體。

附圖說明

圖1為鋁鑄泵體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為鋁鑄泵體底座下表面示意圖。

圖3為鋁鑄泵體柱體上表面示意圖。

其中，100，底座；110，圓形凸沿；120第一軸孔；130，連接條；140，半圓形缺口；200，柱體；210，半圓形凹槽；220，第二軸孔；230，矩形凸起。

具體實(shí)施方式

以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖說明對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。

如圖1至圖3所示，本發(fā)明的的鋁泵體包括底座100和柱體200，柱體200固定連接于底座100上表面。

進(jìn)一步地，底座100為正方形結(jié)構(gòu)，底座100下表面設(shè)有一圓形凸沿110，凸沿110中部設(shè)有四個(gè)第一軸孔120，第一軸孔120內(nèi)部呈半徑逐漸減小的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，凸沿110通過四個(gè)均勻分布的連接條130與底座100的四個(gè)角相連接。

進(jìn)一步地，底座100一邊中點(diǎn)處設(shè)有半圓形缺口140。

進(jìn)一步地，柱體200上表面為凸字形，柱體200上表面中部設(shè)有半圓形凹槽210，凹槽200四周設(shè)有六個(gè)第二軸孔220，第二軸孔220延伸至柱體中部。

進(jìn)一步地，柱體200“凸”字下底邊所在的側(cè)平面設(shè)有一矩形凸起230。

進(jìn)一步地，底座100和柱體200均由三維編織纖維/鋁合金復(fù)合材料制成，其中，三維編織纖維的體積百分比為10-20％。

進(jìn)一步地，三維編織纖維由碳纖維、玻璃纖維、石英纖維、高硅氧纖維、芳綸纖維中的一種或多種經(jīng)三維全五向編織而成，編織角為10-15度。

進(jìn)一步地，鋁合金由以下質(zhì)量百分比成分組成：5.5％≤Mg≤6.5％，0＜Zr≤0.15％，0＜Sc≤0.4％，Mn＜0.4％，Cr＜0.15％，Ti＜0.1％，余量為Al以及不可避免的雜志元素。其中，Zr和Sc的質(zhì)量百分比之和＜0.45％，Sc和Zr的質(zhì)量比＞1。

以下以柱體200的為具體實(shí)施例進(jìn)行說明，底座100的具體實(shí)施方案與以下實(shí)施例相同或相近均可：

實(shí)施例1：

首先，將碳纖維通過三維全五向混編制成三維編織碳纖維，編織角為12度。

然后，將體積百分比含量為15％的三維編織碳纖維固定在溫度為250℃的柱體模具后澆入體積百分比含量為85％的鋁合金熔煉而成的金屬液體，澆注溫度為665℃，加壓壓力為90MPa，建壓時(shí)間為2s，保壓時(shí)間為8s，得到柱體半成品。其中，鋁合金由以下質(zhì)量百分比成分組成：Mg：5.5％，Zr：0.1％，Sc：0.3％，余量為Al以及不可避免的雜志元素。然后將柱體半成品進(jìn)行熱處理，熱處理包括在510℃下固溶處理45min，然后在300℃下時(shí)效處理60min，得到最終柱體成品。

實(shí)施例2：

首先，將碳纖維通過三維全五向混編制成三維編織碳纖維，編織角為12度。

然后，將體積百分比含量為15％的三維編織碳纖維固定在溫度為250℃的柱體模具后澆入體積百分比含量為85％的鋁合金熔煉而成的金屬液體，澆注溫度為665℃，加壓壓力為90MPa，建壓時(shí)間為2s，保壓時(shí)間為8s，得到柱體半成品。其中，鋁合金由以下質(zhì)量百分比成分組成：Mg：5.5％，Zr：0.1％，Sc：0.3％，Mn：0.1％，Cr：0.1％，Ti：0.03％，余量為Al以及不可避免的雜志元素。然后將柱體半成品進(jìn)行熱處理，熱處理包括在510℃下固溶處理45min，然后在300℃下時(shí)效處理60min，得到最終柱體成品。

實(shí)施例3：

首先，將碳纖維通過三維全五向混編制成三維編織碳纖維，編織角為12度。

然后，將體積百分比含量為15％的三維編織碳纖維固定在溫度為250℃的柱體模具后澆入體積百分比含量為85％的鋁合金熔煉而成的金屬液體，澆注溫度為665℃，加壓壓力為90MPa，建壓時(shí)間為2s，保壓時(shí)間為8s，得到柱體半成品。其中，鋁合金由以下質(zhì)量百分比成分組成：Mg：5.8％，Zr：0.05％，Sc：0.25％，Mn：0.2％，Cr：0.1％，Ti：0.05％，余量為Al以及不可避免的雜志元素。然后將柱體半成品進(jìn)行熱處理，熱處理包括在510℃下固溶處理45min，然后在300℃下時(shí)效處理60min，得到最終柱體成品。

實(shí)施例4：

首先，將碳纖維通過三維全五向混編制成三維編織碳纖維，編織角為12度。

然后，將體積百分比含量為15％的三維編織碳纖維固定在溫度為250℃的柱體模具后澆入體積百分比含量為85％的鋁合金熔煉而成的金屬液體，澆注溫度為665℃，加壓壓力為90MPa，建壓時(shí)間為2s，保壓時(shí)間為8s，得到柱體半成品。其中，鋁合金由以下質(zhì)量百分比成分組成：Mg：6％，Zr：0.1％，Sc：0.3％，Mn：0.3％，Cr：0.1％，Ti：0.05％，余量為Al以及不可避免的雜志元素。然后將柱體半成品進(jìn)行熱處理，熱處理包括在510℃下固溶處理45min，然后在300℃下時(shí)效處理60min，得到最終柱體成品。

實(shí)施例5：

首先，將碳纖維通過三維全五向混編制成三維編織碳纖維，編織角為12度。

然后，將體積百分比含量為15％的三維編織碳纖維固定在溫度為250℃的柱體模具后澆入體積百分比含量為85％的鋁合金熔煉而成的金屬液體，澆注溫度為665℃，加壓壓力為90MPa，建壓時(shí)間為2s，保壓時(shí)間為8s，得到柱體半成品。其中，鋁合金由以下質(zhì)量百分比成分組成：Mg：6.3％，Zr：0.05％，Sc：0.3％，Mn：0.3％，Cr：0.1％，Ti：0.6％，余量為Al以及不可避免的雜志元素。然后將柱體半成品進(jìn)行熱處理，熱處理包括在510℃下固溶處理45min，然后在300℃下時(shí)效處理60min，得到最終柱體成品。

實(shí)施例6：

首先，將碳纖維通過三維全五向混編制成三維編織碳纖維，編織角為12度。

然后，將體積百分比含量為15％的三維編織碳纖維固定在溫度為250℃的柱體模具后澆入體積百分比含量為85％的鋁合金熔煉而成的金屬液體，澆注溫度為665℃，加壓壓力為90MPa，建壓時(shí)間為2s，保壓時(shí)間為8s，得到柱體半成品。其中，鋁合金由以下質(zhì)量百分比成分組成：Mg：6.5％，Zr：0.15％，Sc：0.25％，Mn：0.35％，Cr：0.12％，Ti：0.08％，余量為Al以及不可避免的雜志元素。然后將柱體半成品進(jìn)行熱處理，熱處理包括在510℃下固溶處理45min，然后在300℃下時(shí)效處理60min，得到最終柱體成品。

將實(shí)施例1-6制得的柱體進(jìn)行性能測試，測試結(jié)果如表1所示。

表1：

對比例1：

對比例1與實(shí)施例4的區(qū)別僅在于，對比例1中沒有添加三維編織纖維預(yù)型件。

對比例2：

對比例2與實(shí)施例4的區(qū)別僅在于，對比例2中添加了體積百分比為8％的三維編織碳纖維預(yù)型件。

對比例3：

對比例3與實(shí)施例4的區(qū)別僅在于，對比例3中添加了體積百分比為25％的三維編織碳纖維預(yù)型件。

對比例4：

對比例4與實(shí)施例4的區(qū)別僅在于，對比例4中Zr的質(zhì)量百分比為0.15，Sc的質(zhì)量百分比為0.3％，二者之和為0.45％。

對比例5：

對比例5與實(shí)施例4的區(qū)別僅在于，對比例5中Zr和Sc的質(zhì)量百分比均為0.15％，Sc和Zr的質(zhì)量比為1。

將對比例1-5制得的柱體進(jìn)行性能測試，測試結(jié)果如表2所示。

表2：

從表1和表2可知，由本發(fā)明三維編織纖維/鋁合金復(fù)合材料制成的鋁泵柱體的強(qiáng)度等綜合性能較優(yōu)。

在上述實(shí)施例及其替換方案中，三維編織纖維的體積百分比還可以為10％、11％、12％、13％、14％、16％、17％、18％、19％、20％。

在上述實(shí)施例及其替換方案中，三維編織纖維還可以為三維編織玻璃纖維、三維編織石英纖維、三維編織高硅氧纖維、三維編織芳綸纖維，或者三維編織碳纖維、玻璃纖維、石英纖維、高硅氧纖維、芳綸纖維中的混合纖維。

在上述實(shí)施例及其替換方案中，三維全五向編織的編織角還可以為10度、11度、13度、14度、15度。

在上述實(shí)施例及其替換方案中，模具溫度還可以為230℃、235℃、240℃、245℃、255℃、260℃。

在上述實(shí)施例及其替換方案中，澆注溫度為650℃、655℃、660℃、670℃、675℃、680℃。

在上述實(shí)施例及其替換方案中，加壓壓力為80MPa、81MPa、82MPa、83MPa、84MPa、85MPa、86MPa、87MPa、88MPa、89MPa、91MPa、92MPa、93MPa、94MPa、95MPa、96MPa、97MPa、98MPa、99MPa、100MPa，建壓時(shí)間為1s、3s，保壓時(shí)間為5s、6s、7s、9s、10s。

在上述實(shí)施例及其替換方案中，固溶處理的溫度還可以為480℃、485℃、490℃、495℃、500℃、505℃、515℃、520℃、525℃、530℃，時(shí)間還可以為30min、32min、35min、38min、40min、43min、46min、48min、50min。

在上述實(shí)施例及其替換方案中，時(shí)效處理的溫度還可以為280℃、285℃、290℃、295℃、305℃、310℃、315℃、320℃、325℃、330℃，時(shí)間還可以為50min、52min、55min、56min、58min、62min、65min、68min、70min、73min、75min、77min、78min、80min。

鑒于本發(fā)明方案實(shí)施例眾多，各實(shí)施例實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)龐大眾多，不適合于此處逐一列舉說明，但是各實(shí)施例所需要驗(yàn)證的內(nèi)容和得到的最終結(jié)論均接近。故而此處不對各個(gè)實(shí)施例的驗(yàn)證內(nèi)容進(jìn)行逐一說明，僅以實(shí)施例1-6作為代表說明本發(fā)明申請優(yōu)異之處。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。

盡管對本發(fā)明已作出了詳細(xì)的說明并引證了一些具體實(shí)施例，但是對本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來說，只要不離開本發(fā)明的精神和范圍可作各種變化或修正是顯然的。