CN101920720A - 柱塞体和其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种柱塞体，包括圆柱形的塞套和与之配合的塞块，塞块和塞套的材料均采用粉末冶金，塞块的材料重量百分配比为：碳粉：0.7-1，铜粉：1.2-2.5，雾化铁粉：95.5-97.3，微粉蜡：0.8-1；塞套的材料重量百分配比为：碳粉：0.7-1，铜粉：0.5-1，雾化铁粉：97-98，微粉蜡：0.8-1。本发明的柱塞体较现有技术，具有以下技术效果：本发明的柱塞体的耐磨性是传统钢质的柱塞体的3-4倍，由此本发明的柱塞体有更长的使用寿命。

Description

柱塞体和其制造方法
技术领域
本发明涉及一种液体变容式机械上的柱塞部件，特别是涉及一种柱塞体。
背景技术
柱塞体是汽车转向器上的关键部件，柱塞体包括圆柱形的塞套和与之配合的塞块。
由于在工作过程中塞套内壁、外壁均经受频繁的摩擦，因此塞套的内壁、外壁的耐磨性能就显得极为重要，甚至关系着汽车转向器的使用寿命。
柱塞体通常由钢制毛坯经车洗加工而成，实验表明，这种柱塞体的耐磨性仅为3×10-5cm3/J左右，使用寿命仅为2.5万次。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种表面耐磨性好、寿命更长的柱塞体。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种表面耐磨性好、寿命更长的柱塞体的制造方法。
本发明的柱塞体，包括圆柱形的塞套和与之配合的塞块，所述塞块和塞套的材料均采用粉末冶金，所述塞块的材料重量百分配比为：碳粉：0.7-1，铜粉：1.2-2.5，雾化铁粉：95.5-97.3，微粉蜡：0.8-1；所述塞套的材料重量百分配比为：碳粉：0.7-1，铜粉：0.5-1，雾化铁粉：97-98，微粉蜡：0.8-1。
本发明的柱塞体的制造方法，包括以下步骤：将重量百分比为0.7-1的碳粉、1.2-2.5的铜粉、95.5-97.3的雾化铁粉、0.8-1的微粉蜡均匀混合，得到生产塞块的混合粉料；将重量百分比为0.7-1的碳粉、0.5-1的铜粉、97-98的雾化铁粉、0.8-1的微粉蜡进行均匀混合，得到生产塞套的混合粉料；将所述生产塞块的混合粉料装入设计好的塞块模具中，利用粉末冶金压力机进行压制，压制压力：40-50吨，得到塞块毛坯；将所述生产塞套的混合粉料装入设计好的塞套模具中，利用粉末冶金压力机进行压制，压制压力：90-110吨；得到塞套毛坯；利用网带式连续烧结炉对所述塞套毛坯进行一次烧结，加热温度：860-900℃，网速：20r/min；利用网带式连续烧结炉对所述塞块毛坯进行一次烧结，加热温度：860-900℃，网速：20r/min；利用液压机将一次烧结后的所述塞块毛坯压进一次烧结后的所述塞套毛坯内，压力为7-9吨，得到柱塞体毛坯；柱塞体毛坯依次经过溶渗烧结工序、机加工和整形工序、热处理工序、浸渗密封处理工序、浸油处理工序后得到柱塞体成品。
本发明的柱塞体较现有技术，具有以下技术效果：本发明的柱塞体的耐磨性是传统钢质的柱塞体的3-4倍，由此本发明的柱塞体有更长的使用寿命。
本发明的柱塞体的制造方法，由于利用金属粉末压制毛坯，所以原材料利用率较高，可以达到92％以上，由于是一次压制成形，生产效率也大为提高，单工序单班生产量不低于2000件，因此生产成本大为降低。
本发明的柱塞体的制造方法，在溶渗烧结工序中，使铜粉渗入柱塞体毛坯中，由于铜的密度比铁大，所以此种方法有效提高了柱塞体毛坯的密度与强度。
附图说明
图1为塞套毛坯的结构示意图；
图2为图1的右剖视图；
图3为塞块毛坯的结构示意图；
图4为图3的右剖视图；
图5为第二渗铜片的结构示意图；
图6为图5的右剖视图；
图7为第一渗铜片的结构示意图；
图8为图7的右剖视图；
图9为柱塞体毛坯的压配合示意图；
图10为柱塞体毛坯的结构示意图；
图11为柱塞体毛坯的溶渗烧结示意图；
图12为对柱塞体毛坯机加工和整形工序后得到的柱塞体的结构示意图；
图13为图12的右剖视图；
图14为图12的A-A剖视图。
具体实施方式
本发明柱塞体包括塞块和塞套，塞块和塞套的材料均采用粉末冶金。其中，塞块的材料重量百分配比为：碳粉：0.7-1，铜粉：1.2-2.5，雾化铁粉：95.5-97.3，微粉蜡：0.8-1；塞套的材料重量百分配比为：碳粉：0.7-1，铜粉：0.5-1，雾化铁粉：97-98，微粉蜡：0.8-1。
本发明柱塞体的塞块的材料重量百分配比最好为：碳粉：0.9，铜粉：2.0，雾化铁粉：96.3，微粉蜡：0.8。
塞套的材料重量百分配比最好为：碳粉：0.8，铜粉：0.8，雾化铁粉：97.5，微粉蜡：0.9。
本发明的柱塞体的制造方法见以下实施例。
实施例一，本发明的柱塞体的一种制造方法：
1、混粉工序：
a、粉末冶金塞块的原料重量百分配比为：碳粉：0.7，铜粉：1.2，雾化铁粉：97.3，微粉蜡：0.8；按此重量百分配比称取上述原料后，在双锥形混料机内进行均匀混合，混粉时间为45-80分钟，即得作为生产粉末冶金塞块的混合粉料；
b、粉末冶金塞套的原料重量百分配比为：碳粉：0.7，铜粉：0.5，雾化铁粉：98，微粉蜡：0.8；按此重量百分配比称取上述原料后，在另一台双锥形混料机内进行均匀混合，混粉时间为45-80分钟，即得作为生产粉末冶金塞套的混合粉料；
2、装模压制工序：
a、压制塞块毛坯：将生产塞块的混合粉料装入设计好的塞块模具中，利用60T粉末冶金压力机进行压制，压制压力：40-50吨，得到如图3、图4所示的塞块毛坯2，要求塞块毛坯2密度≥6.7g/cm3，塞块毛坯2重量：56.5g-58g；
b、压制塞套毛坯：将生产塞套的混合粉料装入设计好的塞套模具中，利用200T粉末冶金压力机进行压制，压制压力：90-110吨；得到如图1、图2所示的塞套毛坯1，塞套毛坯1密度≥6.55g/cm3；塞套毛坯1重量：336g～339g；
3、一次烧结工序：
a、利用网带式连续烧结炉对塞套毛坯1进行一次烧结，加热温度：860-900℃，网速：20r/min；
b、利用网带式连续烧结炉对塞块毛坯2进行一次烧结，加热温度：860-900℃，网速：20r/min；
4、压配合工序：
如图9所示，利用40T液压机将一次烧结后的塞块毛坯2沿图9箭头方向压进塞套毛坯1内，压力为7-9T，得到如图10所示的柱塞体毛坯9；
5、溶渗烧结工序：
a、压制第一渗铜片：将渗铜粉装入设计好的模具中，利用60T机械压力机进行压制，压制压力：20-50吨，得到如图7、图8所示的第一渗铜片3，第一渗铜片3重量：38-40g；
b、压制第二渗铜片：将渗铜粉装入设计好的模具中，利用60T机械压力机进行压制，压制压力：20-50吨，得到如图5、图6所示的第二渗铜片4，第二渗铜片4重量：19-21g；
c、如图11所示，将第一渗铜片3套在柱塞体毛坯9上部，将第二渗铜片4套在柱塞体毛坯9下部，然后利用网带式连续烧结炉对塞套毛坯9进行溶渗烧结，加热温度：1100-1120℃，网速14r/min；
6、机加工和整形工序：
利用车床对溶渗烧结后的柱塞体毛坯9进行机械加工：首先加工大端面和内孔；再车削外圆和外圆的台阶与形状，最后利用台钻进行钻孔加工，将机械加工之后的柱塞体毛坯9放于模具中，利用10T液压机对其加压，压力须小于3.2T，得到如图12、图13、图14所示的柱塞体10；
7、热处理工序：
利用真空淬火炉对整形之后的柱塞体10进行淬火处理：加热温度为860℃，保温时间大于1小时，在淬火油中淬火；利用回火炉对淬火之后的柱塞体10进行回火处理：加热温度为180℃，保温时间不小于4h，空冷；
8、浸渗密封处理工序：
利用真空浸渗容器对热处理后的柱塞体10浸渗密封处理：浸渗剂为树脂，浸渗真空度为-1Kpa，加压浸渗压力＞0.7Mpa，浸渗固化时间＞0.5h；
9、浸油处理工序：
将浸渗密封处理后的柱塞体10甩干后放入加温至100℃左右防锈油中，浸泡，得到柱塞体成品。
本发明的柱塞体的耐磨性是传统钢质的柱塞体的3-4倍，经过TABER耐磨试验机测试表明：本发明的柱塞体耐磨性在0.8×10-5cm3/J以下；传统钢质的柱塞体的耐磨性为3×10-5cm3/J以上，由此本发明的柱塞体有更长的使用寿命。经过机台试验证明：传统钢质的柱塞体工作2.5万次后完全报废，而本发明的柱塞体工作5万次后，仍然可以正常工作，由此证明本发明的柱塞体的使用寿命是传统钢质的柱塞体的两倍以上。
用传统机加工方法制造钢质的柱塞体，通常将钢质毛坯经过车、铣粗加工后，再用沟槽挠槽机单个制粗坯，然后经过热处理、精加工等工序制作而成。这种制造方法效率低，单工序每班生产不超过200件，原材料利用率低，约为50％左右，因而生产成本较高。
采用本发明的制造方法，由于利用金属粉末压制毛坯，所以原材料利用率较高，可以达到92％以上，由于是一次压制成形，生产效率也大为提高，单工序单班生产量不低于2000件，因此生产成本大为降低。
实施例二，本发明的柱塞体的一种制造方法：
1、混粉工序：
a、粉末冶金塞块的原料重量百分配比为：碳粉：1，铜粉：2.5，雾化铁粉：95.5，微粉蜡：1；按此重量百分配比称取上述原料后，在双锥形混料机内进行均匀混合，混粉时间为45-80分钟，即得作为生产粉末冶金塞块的混合粉料；
b、粉末冶金塞套的原料重量百分配比为：碳粉：1，铜粉：1，雾化铁粉：97，微粉蜡：1；按此重量百分配比称取上述原料后，在另一台双锥形混料机内进行均匀混合，混粉时间为45-80分钟，即得作为生产粉末冶金塞套的混合粉料。
本实施例的其他工序与实施例一相同，在此不赘述。
本实施例的其他本发明的柱塞体的耐磨性是传统钢质的柱塞体的3-4倍，经过TABER耐磨试验机测试表明：本发明的柱塞体耐磨性在0.8×10-5cm3/J以下；传统钢质的柱塞体的耐磨性为3×10-5cm3/J以上，由此本发明的柱塞体有更长的使用寿命。经过机台试验证明：传统钢质的柱塞体工作2.5万次后完全报废，而本发明的柱塞体工作5万次后，仍然可以正常工作，由此证明本发明的柱塞体的使用寿命是传统钢质的柱塞体的两倍以上。
用传统机加工方法制造钢质的柱塞体，通常将钢质毛坯经过车、铣粗加工后，再用沟槽挠槽机单个制粗坯，然后经过热处理、精加工等工序制作而成。这种制造方法效率低，单工序每班生产不超过200件，原材料利用率低，约为50％左右，因而生产成本较高。
采用本发明的制造方法，由于利用金属粉末压制毛坯，所以原材料利用率较高，可以达到92％以上，由于是一次压制成形，生产效率也大为提高，单工序单班生产量不低于2000件，因此生产成本大为降低。
实施例三，本发明的柱塞体的一种制造方法：
1、混粉工序：
a、粉末冶金塞块的原料重量百分配比为：碳粉：0.9，铜粉：2.0，雾化铁粉：96.3，微粉蜡：0.8；按此重量百分配比称取上述原料后，在双锥形混料机内进行均匀混合，混粉时间为45-80分钟，即得作为生产粉末冶金塞块的混合粉料；
b、粉末冶金塞套的原料重量百分配比为：碳粉：0.8，铜粉：0.8，雾化铁粉：97.5，微粉蜡：0.9；按此重量百分配比称取上述原料后，在另一台双锥形混料机内进行均匀混合，混粉时间为45-80分钟，即得作为生产粉末冶金塞套的混合粉料。
本实施例的其他工序与实施例一相同，在此不赘述。
本发明的柱塞体的耐磨性是传统钢质的柱塞体的3-4倍，经过TABER耐磨试验机测试表明：本发明的柱塞体耐磨性在0.8×10-5cm3/J以下；传统钢质的柱塞体的耐磨性为3×10-5cm3/J以上，由此本发明的柱塞体有更长的使用寿命。经过机台试验证明：传统钢质的柱塞体工作2.5万次后完全报废，而本发明的柱塞体工作5万次后，仍然可以正常工作，由此证明本发明的柱塞体的使用寿命是传统钢质的柱塞体的两倍以上。
用传统机加工方法制造钢质的柱塞体，通常将钢质毛坯经过车、铣粗加工后，再用沟槽挠槽机单个制粗坯，然后经过热处理、精加工等工序制作而成。这种制造方法效率低，单工序每班生产不超过200件，原材料利用率低，约为50％左右，因而生产成本较高。
采用本发明的制造方法，由于利用金属粉末压制毛坯，所以原材料利用率较高，可以达到92％以上，由于是一次压制成形，生产效率也大为提高，单工序单班生产量不低于2000件，因此生产成本大为降低。
以上所述实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种柱塞体，包括圆柱形的塞套和与之配合的塞块，其特征在于，所述塞块和塞套的材料均采用粉末冶金，所述塞块的材料重量百分配比为：碳粉：0.7-1，铜粉：1.2-2.5，雾化铁粉：95.5-97.3，微粉蜡：0.8-1；所述塞套的材料重量百分配比为：碳粉：0.7-1，铜粉：0.5-1，雾化铁粉：97-98，微粉蜡：0.8-1。
2.根据权利要求1所述的柱塞体，其特征在于，所述塞块的材料重量百分配比为：碳粉：0.9，铜粉：2.0，雾化铁粉：96.3，微粉蜡：0.8。
3.根据权利要求2所述的柱塞体，其特征在于，所述塞套的材料重量百分配比为：碳粉：0.8，铜粉：0.8，雾化铁粉：97.5，微粉蜡：0.9。
4.权利要求1所述的柱塞体的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：将重量百分比为0.7-1的碳粉、1.2-2.5的铜粉、95.5-97.3的雾化铁粉、0.8-1的微粉蜡均匀混合，得到生产塞块的混合粉料；将重量百分比为0.7-1的碳粉、0.5-1的铜粉、97-98的雾化铁粉、0.8-1的微粉蜡进行均匀混合，得到生产塞套的混合粉料；将所述生产塞块的混合粉料装入设计好的塞块模具中，利用粉末冶金压力机进行压制，压制压力：40-50吨，得到塞块毛坯(2)；将所述生产塞套的混合粉料装入设计好的塞套模具中，利用粉末冶金压力机进行压制，压制压力：90-110吨；得到塞套毛坯(1)；利用网带式连续烧结炉对所述塞套毛坯(1)进行一次烧结，加热温度：860-900℃，网速：20r/min；利用网带式连续烧结炉对所述塞块毛坯(2)进行一次烧结，加热温度：860-900℃，网速：20r/min；利用液压机将一次烧结后的所述塞块毛坯(2)压进一次烧结后的所述塞套毛坯(1)内，压力为7-9吨，得到柱塞体毛坯(9)；所述柱塞体毛坯(9)依次经过溶渗烧结工序、机加工和整形工序、热处理工序、浸渗密封处理工序、浸油处理工序后得到柱塞体成品。
5.根据权利要求4所述的柱塞体的制造方法，其特征在于，将重量百分比为0.9的碳粉、2.0的铜粉、96.3的雾化铁粉、0.8的微粉蜡均匀混合，得到所述生产塞块的混合粉料。
6.根据权利要求5所述的柱塞体的制造方法，其特征在于，将重量百分比为0.8的碳粉、0.8的铜粉、97.5的雾化铁粉、0.9的微粉蜡均匀混合，得到所述生产塞套的混合粉料。
7.根据权利要求4-6任一项所述的柱塞体的制造方法，其特征在于，所述溶渗烧结工序为：将渗铜粉装入模具中，利用压力机进行压制，压制压力：20-50吨，得到第一渗铜片(3)；将渗铜粉装入模具中，利用压力机进行压制，压制压力：20-50吨，得到第二渗铜片(4)；将所述第一渗铜片(3)套在所述柱塞体毛坯(9)上部，将所述第二渗铜片(4)套在所述柱塞体毛坯(9)下部，然后利用网带式连续烧结炉对所述塞套毛坯(9)进行溶渗烧结，加热温度：1100-1120℃，网速14r/min。
8.根据权利要求7所述的柱塞体的制造方法，其特征在于，所述机加工和整形工序：利用车床对溶渗烧结后的柱塞体毛坯(9)进行机械加工：首先加工大端面和内孔；再车削外圆和外圆的台阶与形状，最后利用台钻进行钻孔加工，将机械加工之后的柱塞体毛坯(9)放于模具中，利用液压机对其加压，得到柱塞体(10)；所述热处理工序为：利用真空淬火炉对整形之后的所述柱塞体(10)进行淬火处理：加热温度为860℃，保温时间大于1小时，在淬火油中淬火；利用回火炉对淬火之后的所述柱塞体(10)进行回火处理：加热温度为180℃，保温时间大于4h，空冷。
9.根据权利要求8所述的柱塞体的制造方法，其特征在于，所述浸渗密封处理工序为：利用真空浸渗容器对热处理后的所述柱塞体(10)浸渗密封处理：浸渗剂为树脂，浸渗真空度为-1Kpa，加压浸渗压力＞0.7Mpa，浸渗固化时间＞0.5h。
10.根据权利要求9所述的柱塞体的制造方法，其特征在于，所述浸油处理工序为：将浸渗密封处理后的所述柱塞体(10)甩干后放入加温至100℃左右防锈油中，浸泡。
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