CN104294483B - 一种送布组件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于缝纫机的送布组件及其制备方法，属于机械技术领域。所述送布组件，包括齿台以及送布齿，齿台包括具有一水平台面的支架，一侧有凸耳，另一侧固设有两铰耳，送布齿包括齿架，在齿架上设有若干调节孔，在齿架上设有两个双齿齿条，并由一连接筋相连，与齿架合围形成一方形孔；送布组件由如下组分(质量百分比)的铝合金制得：Si0.2-0.4％、Mg0.3-0.5％、Cu0.15-0.3％、Fe0.8-1.0％、Mn0.15-0.3％、Zn0.1-0.25％、Cr0.02-0.1％、Ti0.15-0.3％、Sc0.02-0.03％、余量为Al，并公开了其制备方法。本发明送布组件综合性能好、送布效率高。
Description
技术领域
本发明属于机械技术领域，涉及一种送布组件，特别是一种用于缝纫机的送布组件。
背景技术
缝纫机是通过一根或多根缝纫线将一层或多层缝料交织或缝合起来的机器，由机座、传动装置以及送布机构等组成。其中，送布机构是缝纫机上最为关键的一部分，送布机构一般包括牙架、送布齿等，传动装置驱动牙架运动，进一步带动送布齿上下运动，从而达到送布的功能。
现有技术中的送布齿形式有竖直设置与水平设置的，竖直设置的送布齿其齿牙仍是水平均匀分布的，占用空间位置大；而水平设置的送布齿多为单侧固定，可能会出现受力不均的现象，导致送布过程难以进行。除此之外，送布齿也有直接与牙架相连的形式，这种设计会出现送布齿使用消耗较大，不便于更换，且送布组件选用的材料较为普通，耐磨性不佳，防腐蚀性不好，使用寿命较短。
综上所述，为解决现有送布组件结构上的不足，需要设计一种结构紧凑、使用效果好、送布效率高的送布组件。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种结构紧凑、使用效果好、送布效率高、使用寿命长的送布组件。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种送布组件，包括齿台以及送布齿，所述齿台包括具有一水平台面的支架，支架的一侧向外延伸形成凸耳，另一侧固设有平行设置的两铰耳，每个铰耳上均开设有轴孔，在水平台面上开设有若干第一螺纹孔且其中一个第一螺纹孔穿设在凸耳中部，所述送布齿包括齿架，在齿架上开设有与所述第一螺纹孔一一对应的若干调节孔，所述齿架通过螺钉安装在水平台面上，在齿架远离支架的端面上设有平行设置的两个双齿齿条，在两个双齿齿条之间设有均匀分布且平行设置的若干单齿齿条，所述两个双齿齿条分别向外延伸并通过一连接筋相连，所述齿架、连接筋以及两个双齿齿条合围形成一方形孔，其中，所述送布组件材料为铝合金，按重量百分比计算，所述铝合金包括以下组份：Si：0.20-0.40％，Mg：0.30-0.50％，Cu：0.15-0.30％，Fe：0.80-1.00％，Mn：0.15-0.30％，Zn：0.10-0.25％，Cr：0.02-0.10％，Ti：0.15-0.30％，Sc：0.02-0.03％，余量为Al及不可避免的杂质。
本发明缝纫机上的送布组件采用配伍合理的铝合金材质制得，铝合金中组成元素是影响铝合金导电性能的主要因素，其影响取决于元素的加入量和存在的形式。在铝合金中的各种元素，除少量以单质存在外，都将进入铝的晶格或形成各种类化合物，影响铝合金的相图、基本组织、凝固过程、工艺性能等。加之合金也会影响晶粒大小，增大晶界面积形成杂质等，因而各化学元素对铝合金的各种性能可以通过最终形成的组织表现出来。
本发明送布组件铝合金中还含有0.01-0.02％的钪(Sc)，一方面Sc与Ti形成Al3(Sc，Ti)复合粒子，初生的Al3(Sc，Ti)复合粒子对合金晶粒具有极强的细化作用，次生Al3(Sc，Ti)质点强烈地钉扎位错和亚晶界，有效地抑制合金的再结晶，该送布组件铝合金采用Sc与Ti复合微合金化同时具有细晶强化、亚结构强化和直接析出强化作用。另一方面，Sc与Mn复合微合金化在一定程度上消除了合金中的枝晶组织，也具有亚结构强化和直接析出强化作用。
而硅(Si)和镁(Mg)的合理配伍使得铝合金具有热膨胀系数小、热传导性好、热裂倾向小、流动性好等优点，使本发明的送布组件铝合金明显区别于其它铸造铝合金或变形铝合金。此外硅元素的添加能解决铝铜合金和铝镁合金不能固溶强化的现象。而现有技术中一般采用Si的含量控制在0.4-0.8％，采用该含量的硅元素虽然能在一定程度上改善合金的抗拉强度、硬度、切削性，但是含有Sc的送布组件铝合金中，Si会与Sc形成化合物(Sc2AlSi2)，同时改变含Sc铝合金固溶体的分解特性，减小钪在铝合金中过饱和固溶体分解时的强化效果，降低含钪铝合金半成品的再结晶温度，且硅元素含量过大，超过共晶成分，杂质又多时，会出现游离硅的硬质点，使切削加工困难，对铸件坩埚的熔蚀作用严重。因此，送布组件铝合金中Si被严格控制在0.20-0.40％。
镁元素是铝合金中的主要元素，与Si形成强化相MgSi2，现有技术中一般将Mg含量控制在0.90-1.0％，采用该含量的镁元素虽然可以提高合金的耐蚀性，但过量的MgSi2会使铸件变脆，影响铸造性能，影响铝合金强度和塑性，因此在本发明送布组件的铝合金中仅加入0.30-0.50％的镁，既保证铝合金优良的耐蚀性，又进一步提高合金的强度和屈服极限。
铁(Fe)和钛(Ti)作为过渡族元素，其在平衡条件下几乎不固溶于铝，且以高温稳定高弹性模量弥散的金属间化合物存在，从强化基体和晶界，使得铝合金具有优良的高温综合力学性能。本发明送布组件铝合金选取的铁、钛元素含量需要合理选取，虽然能明显提高Zn的再结晶温度，减缓再结晶的过程，固溶于锌，但不能无限扩大其含量，因为铁元素含量超过固溶限的Fe会生成渣滓，以FeAl3结晶出来，使送布组件变脆，产生裂纹，机加工性能变差。但在本发明送布组件铝合金中若铁元素含量低于0.70％则会出现不易脱模的现象，当铁含量在0.65％以下时尤为强烈。当超过0.70％后，粘模现象便有所减轻，因此，本发明送布组件铝合金中将Fe含量进一步优选，控制在0.80-1.00％。而钛元素需要与铁元素配合才能达到增强铝合金高温性能的效果。
铜(Cu)与铝元素一样具有面心立方结构，铜的熔点为1084.5℃。铜和铝的晶格常数相差很大，但铜能溶于铝，因此加入铜元素后，使铝的点阵发生很大的畸变，产生很显著的强化作用，显著提高合金的机械性能、切削性能，但是随着铜含量的提高，合金的耐蚀性和塑性剧烈下降，热裂倾向增大，且过量的铜元素会影响钪的强化效果。因此将铜元素的添加量控制在0.10-0.30％。
锰(Mn)是铝合金的重要元素，一方面能减少铁的有害影响，能使铝合金中由铁形成的片状或针状组织变为细密的晶体组织，因此铁元素和锰元素的配比也是选取锰元素含量的重要参考参数；另一方面添加锰元素可以细化材料组织，提高再结晶温度，增强铝合金的耐热性。虽然锰与钪不起作用，不形成金属间化合物，但是过量的锰会降低Sc的溶解度会减少金属间化合物的形成，一般铝合金中允许0.5％以下的锰存在，但是含钪的送布组件铝合金中需要优将Mn的含量控制在0.15-0.30％，才能避免Mn对Sc的影响。
单独添加锌(Zn)对铝合金强度的提高十分有限，同时还存在应力腐蚀开裂倾向，但是锌元素和镁元素能形成强化相Mg/Zn2，能明显提高合金的抗拉强度和屈服强度。但是过量的Zn会降低防腐性，本发明选取的锌元素含量为0.10-0.25％。
铬(Cr)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，能强化合金，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性，但是在含有钪的铝合金中加铬，需要严格控制铬的含量，铬含量一旦稍微过量，就会减小Sc的强化效果和抗再结晶效果，且过量的铬会降低合金的塑性、加强分层腐蚀倾向，因此，综合各因素在本发明送布组件中加入0.02-0.10％的铬能在不影响其他元素强化作用的同时进一步强化合金，提高合金的韧性和耐腐蚀性。
在上述的一种送布组件中，作为优选，所述的铝合金由以下重量百分比的成分组成：Si：0.30％，Mg：0.40％，Cu：0.20％，Fe：0.90％，Mn：0.25％，Zn：0.20％，Cr：0.06％，Ti：0.20％，Sc：0.025％，余量为Al及不可避免的杂质。
在上述的一种送布组件中，作为优选，所述的铝合金由以下重量百分比的成分组成：Si：0.20％，Mg：0.50％，Cu：0.15％，Fe：1.00％，Mn：0.15％，Zn：0.25％，Cr：0.02％，Ti：0.30％，Sc：0.02％，余量为Al及不可避免的杂质。
在上述的一种送布组件中，作为优选，所述的铝合金由以下重量百分比的成分组成：Si：0.40％，Mg：0.30％，Cu：0.30％，Fe：0.80％，Mn：0.30％，Zn：0.10％，Cr：0.10％，Ti：0.15％，Sc：0.03％，余量为Al及不可避免的杂质。
在上述的一种送布组件中，所述连接筋上设有呈直线分布的若干齿牙。
在上述的一种送布组件中，每个铰耳上均开设有与轴孔垂直且相通的第二螺纹孔。
在上述的一种送布组件中，所述支架的侧壁上开设有位于两铰耳之间的第一“U”形槽、第二“U”形槽，所述第一“U”形槽与第二“U”形槽的开口反向设置，所述第一“U”形槽内开设有贯穿支架的第一通孔，所述支架靠近凸耳的侧壁上开设有两平行设置的第二通孔，其中一个第二通孔穿过支架并与第二“U”形槽相连。
本发明的另一个目的在于提供一种上述送布组件的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
S1、按上述重量百分比的组成成分选择铝合金材料，将铝合金材料进行熔化，得铝合金金属液；
S2、将铝合金金属液搅拌均匀，然后进行除气精炼、清渣处理；
S3、将上述处理后的铝合金金属液铸造成送布组件坯件；
S4、将送布组件坯件进行热处理即可得最终送布组件成品，热处理包括固溶处理和自然时效处理，其中固溶处理温度为540-560℃，保温4-6h，时效处理时间为24-30h。
在上述送布组件的制备方法中，通过除气工艺以消除合金铸造过程中吸气和晶粒粗大的不良影响。同时本发明还通过添加氧化剂以达到清除残渣、减少铝合金气孔、改善铝合金韧性和致密性的效果。优选地，本发明通过通入氮气旋转除气进行精炼。
固溶处理能改善合金的塑性和韧性，而固溶处理后的时效处理能消除铸造件的内应力、稳定组织和尺寸，改善机械性能。
作为优选，步骤S4中，固溶处理温度为545-555℃，保温4-5h，时效处理时间为24-26h。
与现有技术相比，本发明结构紧凑、送布效率高；采用齿台与送布齿的组合形式对送布齿的结构有一定保护作用，延长其使用寿命；送布齿固定端位于送料方向所在的直线上，保证送布齿两侧受力均匀，布料输送平稳。此外，本发明送布组件选用配伍合理的铝合金制成，通过各元素之间的协同作用，以及合理选择制备方法，显著提高送布组件的机械性能，尤其是耐磨性能、防腐蚀性，进而提高送布组件的使用寿命及工作效率。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的结构示意图。
图2是图1另一视角的结构示意图。
图3是本发明一较佳实施例中齿台的结构示意图。
图4是图3另一视角的结构示意图。
图5是本发明一较佳实施例中齿台的局部剖视图。
图中，10、齿台；11、支架；12、凸耳；13、铰耳；131、轴孔；132、第二螺纹孔；14、水平台面；141、第一螺纹孔；15、第一“U”形槽；151、第一通孔；16、第二“U”形槽；161、第二通孔；20、送布齿；21、齿架；211、调节孔；22、单齿齿条；23、双齿齿条；24、连接筋；241、齿牙；25、方形孔。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，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。
如图1至图5所示，本送布组件包括齿台10以及送布齿20，齿台10包括具有一水平台面14的支架11，支架11的一侧向外延伸形成凸耳12，另一侧固设有平行设置的两铰耳13，每个铰耳13上均开设有轴孔131，在水平台面14上开设有多个第一螺纹孔141且其中一个第一螺纹孔141穿设在凸耳12中部，送布齿20包括齿架21，在齿架21上开设有与上述第一螺纹孔141一一对应的多个调节孔211，齿架21通过螺钉安装在水平台面14上，在齿架21远离支架11的端面上设有平行设置的两个双齿齿条23，在两个双齿齿条23之间设有均匀分布且平行设置的多个单齿齿条22，两个双齿齿条23分别向外延伸并通过一连接筋24相连，齿架21、连接筋24以及两个双齿齿条23合围形成一方形孔25。
本发明提供了一种缝纫机用的送布组件，包括齿台10和送布齿20，齿台10具有一水平台面14，便于送布齿20安装在齿台10上，水平台面14上开设多个第一螺纹孔141，齿架21上开设与第一螺纹孔141一一对应的多个调节孔211，方便螺钉穿过调节孔211拧入至第一螺纹孔141内。此外，调节孔211的设置还可用来调节送布齿20与齿台10的相对位置，找到适宜的位置然后用螺钉固定。
两铰耳13的设置是为将齿台10安装在牙架(图中未示出)上提供了一个辅助作用，轴孔131的开设则是便于销轴(图中未示出)穿过轴孔131将齿台10固连在牙架上，当缝纫机的驱动机构带动牙架运动时，齿台10随着牙架一起运动，同时带动送布齿20运作，从而达到送布的目的。
齿架21上两个双齿齿条23的设置一方面与连接筋24以及齿架21侧边合围形成上述的方形孔25，另一方面双齿的排列能增大送布齿20拖曳布料时对布料的拉力，在送料时能一次性无阻碍地将布料输送完成，不会出现布料输送不及时，造成布料堆积的现象。而多个单齿齿条22的设置则是增加送布齿20与布料的接触面积，同时也有利于增大送布齿20对布料的拉力，便于送布齿20更好的将布料从一端输送至另一端。
方形孔25的设置是为缝纫针上下穿刺运动提供了一个运动空间，缝纫机的刺料、钩线、挑线等均在这里完成。
进一步优选地，连接筋24上设有呈直线分布的多个齿牙241。布料输送时从靠近连接筋24的一端进入，由上述齿牙241、两双齿齿条23带动依次顺序从送布齿20上输送直至缝纫过程结束。多个齿牙241的设置对布料的输送有一定的引导作用，除此之外，保证位于齿牙241、两双齿齿条23以及多个单齿齿条22之间的布料即处在方形孔25上方的布料保持平整，便于缝纫针上下穿刺布料顺利，避免在下针时布料堆积，对布料的缝纫产生影响，甚至可能会对缝纫针造成损伤。
优选地，每个铰耳13上均开设有与轴孔131垂直且相通的第二螺纹孔132。第二螺纹孔132内拧入螺钉，对销轴与轴孔131进行进一步的固定，确保齿台10与牙架不会发生相对的运动。当然在实际情况中可以根据具体的工作情况对销轴与轴孔131进行锁紧。
进一步优选地，支架11的侧壁上开设有位于两铰耳13之间的第一“U”形槽15、第二“U”形槽16，第一“U”形槽15与第二“U”形槽16的开口反向设置，第一“U”形槽15内开设有贯穿支架11的第一通孔151，支架11靠近凸耳12的侧壁上开设有两平行设置的第二通孔161，其中一个第二通孔161穿过支架11并与第二“U”形槽16相连。
第一通孔151与第二通孔161的设置是便于齿台10与缝纫机送料机构中的其他部件相连，而第一“U”形槽15与第二“U”形槽16的设置则是方便螺钉或其他连接零件的放置，同时也便于第一通孔151与第二通孔161的加工，此外，第一“U”形槽15与第二“U”形槽16的开设可以减轻齿台10的重量，在一定程度上增加其自身的强度同时还具有一定的美观性。
本送布组件在初始状态下，送布齿20与齿台10固连，齿台10固定安装在牙架上，缝纫机驱动机构带动牙架运动，进一步带动齿台10与送布齿20摆动，此时布料从送布齿20上开始输送，进行缝纫工作，整个送布组件结构简单，方便使用者操作。
优选地，所述送布组件材料为铝合金，按重量百分比计算，所述铝合金包括以下组份：Si：0.20-0.40％，Mg：0.30-0.50％，Cu：0.15-0.30％，Fe：0.80-1.00％，Mn：0.15-0.30％，Zn：0.10-0.25％，Cr：0.02-0.10％，Ti：0.15-0.30％，Sc：0.02-0.03％，余量为Al及不可避免的杂质。
表1：实施例1-3中所述送布组件的组成成分及其质量百分比
实施例1
按上述表1实施例1中所述重量百分比的组成成分选择铝合金材料，将铝合金材料进行熔化，得铝合金金属液；
将铝合金金属液搅拌均匀，然后进行通入氮气旋转除气进行精炼，加入普通氧化剂进行清渣处理；
将上述处理后的铝合金金属液铸造成送布组件坯件；
将送布组件坯件进行热处理即可得最终送布组件成品，热处理包括固溶处理和自然时效处理，其中固溶处理温度为550℃，保温5h，时效处理时间为25h。
实施例2
按上述表1实施例2中所述重量百分比的组成成分选择铝合金材料，将铝合金材料进行熔化，得铝合金金属液；
将铝合金金属液搅拌均匀，然后进行通入氮气旋转除气进行精炼，加入普通氧化剂进行清渣处理；
将上述处理后的铝合金金属液铸造成送布组件坯件；
将送布组件坯件进行热处理即可得最终送布组件成品，热处理包括固溶处理和自然时效处理，其中固溶处理温度为545℃，保温6h，时效处理时间为30h。
实施例3
按上述表1实施例3中所述重量百分比的组成成分选择铝合金材料，将铝合金材料进行熔化，得铝合金金属液；
将铝合金金属液搅拌均匀，然后进行通入氮气旋转除气进行精炼，加入普通氧化剂进行清渣处理；
将上述处理后的铝合金金属液铸造成送布组件坯件；
将送布组件坯件进行热处理即可得最终送布组件成品，热处理包括固溶处理和自然时效处理，其中固溶处理温度为560℃，保温4h，时效处理时间为24h。
对比例1
选用6061铝合金按实施例1中的制备方法制得送布组件，此处不再累述实施例1中的制备方法。
对比例2
为普通市售的送布组件。
将实施例1-3及对比例1-2中的送布组件进行性能测试及比较，结果如表2所示。
表2：实施例1-3及对比例1-2中的送布组件的性能测试结果
综上所述，本发明结构紧凑、送布效率高；采用齿台与送布齿的组合形式对送布齿的结构有一定保护作用，延长其使用寿命；送布齿固定端位于送料方向所在的直线上，保证送布齿两侧受力均匀，布料输送平稳。此外，选用配伍合理的，机械性能极好的铝合金制成，通过各元素之间的协同作用，以及合理选择制备方法，使制得的送布组件机械性能极好，尤其具有较好的耐磨性能、防腐蚀性，进而提高送布组件的使用寿命及工作效率。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (6)
1.一种送布组件，包括齿台以及送布齿，其特征在于，所述齿台包括具有一水平台面的支架，支架的一侧向外延伸形成凸耳，另一侧固设有平行设置的两铰耳，每个铰耳上均开设有轴孔，在水平台面上开设有若干第一螺纹孔且其中一个第一螺纹孔穿设在凸耳中部，所述送布齿包括齿架，在齿架上开设有与所述第一螺纹孔一一对应的若干调节孔，所述齿架通过螺钉安装在水平台面上，在齿架远离支架的端面上设有平行设置的两个双齿齿条，在两个双齿齿条之间设有均匀分布且平行设置的若干单齿齿条，所述两个双齿齿条分别向外延伸并通过一连接筋相连，所述齿架、连接筋以及两个双齿齿条合围形成一方形孔，所述连接筋上设有呈直线分布的若干齿牙；每个铰耳上均开设有与轴孔垂直且相通的第二螺纹孔；所述支架的侧壁上开设有位于两铰耳之间的第一“U”形槽、第二“U”形槽，所述第一“U”形槽与第二“U”形槽的开口反向设置，所述第一“U”形槽内开设有贯穿支架的第一通孔，所述支架靠近凸耳的侧壁上开设有两平行设置的第二通孔，其中一个第二通孔穿过支架并与第二“U”形槽相连；
其中，所述送布组件材料为铝合金，按重量百分比计算，所述铝合金包括以下组份：Si：0.20-0.40％，Mg：0.30-0.50％，Cu：0.15-0.30％，Fe：0.80-1.00％，Mn：0.15-0.30％，Zn：0.10-0.25％，Cr：0.02-0.10％，Ti：0.15-0.30％，Sc：0.02-0.03％，余量为Al及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的送布组件，其特征在于，所述的铝合金由以下重量百分比的成分组成：Si：0.30％，Mg：0.40％，Cu：0.20％，Fe：0.90％，Mn：0.25％，Zn：0.20％，Cr：0.06％，Ti：0.20％，Sc：0.025％，余量为Al及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的送布组件，其特征在于，所述的铝合金由以下重量百分比的成分组成：Si：0.20％，Mg：0.50％，Cu：0.15％，Fe：1.00％，Mn：0.15％，Zn：0.25％，Cr：0.02％，Ti：0.30％，Sc：0.02％，余量为Al及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的送布组件，其特征在于，所述的铝合金由以下重量百分比的成分组成：Si：0.40％，Mg：0.30％，Cu：0.30％，Fe：0.80％，Mn：0.30％，Zn：0.10％，Cr：0.10％，Ti：0.15％，Sc：0.03％，余量为Al及不可避免的杂质。
5.一种如权利要求1所述送布组件的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：
S1、按权利要求1中送布组件铝合金所述的组成成分及其重量百分比选择铝合金材料，将铝合金材料进行熔化，得铝合金金属液；
S2、将铝合金金属液搅拌均匀，然后进行除气精炼、清渣处理；
S3、将上述处理后的铝合金金属液铸造成送布组件坯件；
S4、将送布组件坯件进行热处理即可得最终送布组件成品，热处理包括固溶处理和自然时效处理，其中固溶处理温度为540-560℃，保温4-6h，时效处理时间为24-30h。
6.根据权利要求5所述送布组件的制备方法，其特征在于，步骤S4中，固溶处理温度为545-555℃，保温4-5h，时效处理时间为24-26h。
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