CN103469002A - 一种改善柱塞泵缸体与配流盘摩擦副的工艺方法 - Google Patents

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赵宁
鲁启立
张双红
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Abstract

本发明公开了一种改善柱塞泵缸体与配流盘摩擦副的工艺方法。用于所述配流盘的合金材料其特征在于，包括以重量份数计的组份有：铜62-65wt％、镍2.6-3.0wt％、铁0.85-1.1wt％、钴0.4-0.6wt％、铝3.8-4.2wt％、铅0.05-0.15wt％及余量的锌。用于所述柱塞泵缸体的热处理工艺，其特征在于：将原料组份按比例置于容器内，将容器抽真空后，充入氮气；将混合物加热至340℃，保温40min；将混合物加热至570℃，保温300min；然后再保温90min；将混合物在80℃保温23min后，出炉。本发明耐高温、高压，具在较高的耐疲劳韧性，延长了零件的使用寿命。

Description

一种改善柱塞泵缸体与配流盘摩擦副的工艺方法
技术领域
本发明涉及一种改善柱塞泵缸体与配流盘摩擦副的工艺方法，属于工程材料技术领域。
背景技术
各种高压型柱塞泵的缸体与配流盘普遍采用铜合金与氮化合金钢作配对使用，如图1所示，配流盘2设于缸体1底部。这两者之间的摩擦副是整个柱塞泵的三大重要摩擦副之一。在柱塞泵使用过程中缸体1和配流盘2承受着高温高压和冲击，所以要求缸体1或配流盘2一方表面具有高强度、高硬度、高耐磨性和一定的韧性。
目前市场上高吨位柱塞泵的缸体采用铸件+烧结铜，而配流盘2采用氮化合金钢作配对使用，其优点是具有良好的耐磨性。同时，它也具有加工难度大、烧结铜容易脱落、成本高等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种改善柱塞泵缸体与配流盘摩擦副的工艺方法，并通过特有的材料及热处理工艺，达到提高耐磨性能和改善机加工性能的要求，同时减少成本。
为了解决上述问题，本发明提供了一种用于改善与柱塞泵缸体摩擦副的配流盘的合金材料，其特征在于，包括以重量份数计的组份有：铜62-65wt％、镍2.6-3.0wt％、铁0.85-1.1wt％、钴0.4-0.6wt％、铝3.8-4.2wt％、铅0.05-0.15wt％及余量的锌。
本发明还提供了一种用于改善与配流盘摩擦副的柱塞泵缸体的热处理工艺，其特征在于，具体步骤如下：
第一步：将铜62-65wt％、镍2.6-3.0wt％、铁0.85-1.1wt％、钴0.4-0.6wt％、铝3.8-4.2wt％、铅0.05-0.15wt％及余量的锌置于容器内，将容器抽真空后，充入氮气；
第二步：将第一步得到的混合物加热至340℃，保温40min，氨气分解率为18-25％，氨气流量为4～6Nm3/h；
第三步：先将第二步得到的混合物加热至570℃，保温300min，氨气分解率为50-60％，氨气流量为8～10Nm3/h；然后再保温90min，氨气分解率＞80％，氨气流量为2～4Nm3/h；
第四步：将第三步得到的混合物在80℃保温23min后，出炉。
优选地，所述的柱塞泵缸体的表面硬度≥700HV，白亮层≥0.002mm。
与现有的柱塞泵用配流盘的材料相比，本发明完全采用铜合金材料，以减少以往采用合金钢进行机加工及热处理等多步工序，增加产品稳定性。同时缸体则直接采用球墨铸铁进行氮化，减少过去采用烧结铜易脱落的问题。本发明不但满足高温、高压条件下泵的使用，同时又具在较高的耐疲劳韧性，从而延长了零件的使用寿命。在成本上由于去除零件的多种工艺工序从而节约了成本。
附图说明
图1为本发明提供的柱塞泵缸体与配流盘摩擦副的装配示意图；
图2为本发明提供的用于改善与配流盘摩擦副的柱塞泵缸体的热处理工艺示图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
(1)熔炼：将以重量百分比计的铜62wt％、镍2.6wt％、铁0.85wt％、钴0.4wt％、铝3.8wt％、铅0.05wt％及余量的锌混合，投入熔炼炉，在1023℃熔化后均温22分钟，将容器抽真空后，充入氮气；将混合物加热至340℃，保温40min，氨气分解率为18％，氨气流量为4Nm3/h；将第二步混合物加热至570℃，保温300min，氨气分解率为50％，氨气流量为8Nm3/h。在升温通入氨气的同时，需要通入CO2，其它流量在前300min为5Nm3/h，后90min为6Nm3/h。然后再保温90min，氨气分解率＞80％，氨气流量为2Nm3/h；
(2)立式半连铸：将熔炼好的液态铜合金进入立式半连铸生产线浇注，经3.2bar压力下挤压，同时冷却凝固形成外径为150mm的挤压锭；
(3)加热及管材热挤压：将外径为150mm的挤压锭加热到680℃后进入挤压机，在5.3bar压力下挤压5分钟，形成直径为100±0.5mm的棒材；
(4)车铣加工及包装：按棒材的规格尺寸进行车铣加工到所需尺寸，最后进行包装。
实施例2
(1)熔炼：将以重量百分比计的铜65wt％、镍3.0wt％、铁1.1wt％、钴0.6wt％、铝4.2wt％、铅0.15wt％及余量的锌混合，投入熔炼炉，在1053℃熔化后均温24分钟，将容器抽真空后，充入氮气；将混合物加热至340℃，保温40min，氨气分解率为25％，氨气流量为6Nm3/h；将第二步混合物加热至570℃，保温300min，氨气分解率为60％，氨气流量为10Nm3/h。在升温通入氨气的同时，需要通入CO2，其它流量在前300min为5Nm3/h，后90min为6Nm3/h。然后再保温90min，氨气分解率＞80％，氨气流量为4Nm3/h；
(2)立式半连铸：将熔炼好的液态铜合金进入立式半连铸生产线浇注，经3.5bar压力下挤压，同时冷却凝固形成外径为150mm的挤压锭；
(3)加热及管材热挤压：将外径为150mm的挤压锭加热到658℃后进入挤压机，在6.4bar压力下挤压4.5分钟，形成直径为100±0.5mm的棒材；
(4)车铣加工及包装：按棒材的规格尺寸进行车铣加工到所需尺寸，最后进行包装。
实施例3
(1)熔炼：将铜以重量百分比计的63wt％、镍2.8wt％、铁0.9wt％、钴0.5wt％、铝4.0wt％、铅0.10wt％及余量的锌混合，投入熔炼炉，在1108℃熔化后均温26分钟，将容器抽真空后，充入氮气；将混合物加热至340℃，保温40min，氨气分解率为20％，氨气流量为5Nm3/h；将第二步混合物加热至570℃，保温300min，氨气分解率为55％，氨气流量为9Nm3/h。在升温通入氨气的同时，需要通入CO2，其它流量在前300min为5Nm3/h，后90min为6Nm3/h。然后再保温90min，氨气分解率＞80％，氨气流量为3Nm3/h；
(2)立式半连铸：将熔炼好的液态铜合金进入立式半连铸生产线浇注，经4.3bar压力下挤压，同时冷却凝固形成外径为150mm的挤压锭；
(3)加热及管材热挤压：将外径为150mm的挤压锭加热到685℃后进入挤压机，在5.8bar压力下挤压5分钟，形成直径为100±0.5mm的棒材；
(4)车铣加工及包装：按棒材的规格尺寸进行车铣加工到所需尺寸，最后进行包装。
实施例4
(1)熔炼：将铜以重量百分比计的64wt％、镍2.9wt％、铁1.0wt％、钴0.46wt％、铝4.1wt％、铅0.12wt％及余量的锌混合，投入熔炼炉，在1043℃熔化后均温26分钟，将容器抽真空后，充入氮气；将混合物加热至340℃，保温40min，氨气分解率为22％，氨气流量为5.5Nm3/h；将第二步混合物加热至570℃，保温300min，氨气分解率为57％，氨气流量为9Nm3/h。在升温通入氨气的同时，需要通入CO2，其它流量在前300min为5Nm3/h，后90min为6Nm3/h。然后再保温90min，氨气分解率＞80％，氨气流量为3.5Nm3/h；
(2)立式半连铸：将熔炼好的液态铜合金进入立式半连铸生产线浇注，经3.3bar压力下挤压，同时冷却凝固形成外径为150mm的挤压锭；
(3)加热及管材热挤压：将外径为150mm的挤压锭加热到687℃后进入挤压机，在5.7bar压力下挤压5分钟，形成直径为100±0.5mm的棒材；
(4)车铣加工及包装：按棒材的规格尺寸进行车铣加工到所需尺寸，最后进行包装。
对比例
第一步：将以重量百分比计的C0.40wt％、Si0.2wt％、Mn0.45wt％、Cr1.5wt％、Cu0.2wt％、Al0.9wt％及余量的Fe置于容器内，将容器抽真空后，充入氮气；
第二步：将第一步得到的混合物加热至340℃，保温40min；
第三步：将第二步得到的混合物加热至580℃，同时通入氮气、氨气和二氧化碳；
第四步：将第三步得到的混合物在580℃保温450min，同时通入氮气、氨气和二氧化碳进行一段氮化；
第五步：将第四步得到的混合物在580℃保温90min，同时通入氮气和氨气，进行二段氮化；
第六步：将第五步得到的混合物冷却至80℃，保温35min后，出炉。
其中，所述的第三步中氨气的体积流量为6.0Nm3/h，第三步、第四步和第五步中的氨气的体积流量的比例为6∶6∶7；所述的第三中二氧化碳的体积流量为0.2Nm3/h，第三步和第四步中二氧化碳的体积流量的比例为0.2∶0.2；所述的第三中氮气的体积流量为3.0Nm3/h，第三步、第四步和第五步中氮气的体积流量的比例为3∶3∶3。
总结：现有的柱塞泵缸体与配流盘摩擦副与本发明的柱塞泵缸体与配流盘摩擦副对比表：
表1
性能对比试验：将实施例1-5及对比例得到的材料制成的缸体及配流盘摩擦副，经200小时强化试验和2000小时的工业试验后，对比例制得的柱塞泵缸体与配流盘容易出现缸体烧结铜脱落，脱落铜屑容易污染损坏整个液压系统；本发明则未出现异常现象。说明采用本发明提供的材料制作的配流盘具有更好的强度、硬度和耐磨性，提高了柱塞泵的使用寿命。

Claims (3)

1.一种用于改善与柱塞泵缸体摩擦副的配流盘的合金材料，其特征在于，包括以重量份数计的组份有：铜62-65wt％、镍2.6-3.0wt％、铁0.85-1.1wt％、钴0.4-0.6wt％、铝3.8-4.2wt％、铅0.05-0.15wt％及余量的锌。
2.一种用于改善与配流盘摩擦副的柱塞泵缸体的热处理工艺，其特征在于，具体步骤如下：
第一步：将铜62-65wt％、镍2.6-3.0wt％、铁0.85-1.1wt％、钴0.4-0.6wt％、铝3.8-4.2wt％、铅0.05-0.15wt％及余量的锌置于容器内，将容器抽真空后，充入氮气；
第二步：将第一步得到的混合物加热至340℃，保温40min，氨气分解率为18-25％，氨气流量为4～6Nm3/h；
第三步：先将第二步得到的混合物加热至570℃，保温300min，氨气分解率为50-60％，氨气流量为8～10Nm3/h；然后再保温90min，氨气分解率＞80％，氨气流量为2～4Nm3/h；
第四步：将第三步得到的混合物在80℃保温23min后，出炉。
3.如权利要求1所述的一种用于改善与配流盘摩擦副的柱塞泵缸体的热处理工艺，其特征在于，所述的柱塞泵缸体的表面硬度≥700HV，白亮层≥0.002mm。
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