CN104612965A - 一种汽车转向泵转子 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种汽车转向泵转子，其包括圆柱形转子本体、均匀开设于转子本体上的多个活塞通槽；所述活塞通槽包括由转子本体顶面向底面以及侧面贯通的贯通槽以及由转子本体顶面向底面贯通并且与贯通槽连通的弧形槽；所述转子本体中部形成通孔，通孔内设置有连接部，连接部两端位于通孔内，通孔端部圆滑过渡至连接部端部；所述连接部中部形成容纳孔，容纳孔内壁均匀设置多根凸肋；所述圆柱形转子本体外侧壁两端形成有倒角部。本发明具有以下优点：转子圆柱部本体内侧边缘与外侧边缘均形成有圆滑的过渡部，降低转子与定子配合过程中的摩擦力，提高使用寿命。

Description

一种汽车转向泵转子
技术领域
本发明涉及汽车零部件技术领域，尤其涉及一种汽车转向泵转子。
背景技术
汽车转向泵是将输入的机械能转换为液压能输出的装置，是动力转向系统的重要部件。
现有的汽车转向泵转子，例如公开号为203948292U的中国专利“汽车转向泵的转子”，其为解决转子与转轴之间的磨损寿命问题，在转子上增设弹簧等部件，但是此种方式并未从根本上解决汽车转向泵转子的磨损问题。
若需在不增加其他零部件的基础上，提高汽车转向泵转子的使用寿命，减小磨损，最佳的方案是提出一种新的适用于汽车转向泵的耐磨材料，然而公开号为203948292U的中国专利依然采用常见的20CrMo材料制成。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种使用寿命长、耐磨性好的汽车转向泵转子。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是提出一种汽车转向泵转子，其包括圆柱形转子本体、均匀开设于转子本体上的多个活塞通槽；所述活塞通槽包括由转子本体顶面向底面以及侧面贯通的贯通槽以及由转子本体顶面向底面贯通并且与贯通槽连通的弧形槽；所述转子本体中部形成通孔，通孔内设置有连接部，连接部两端位于通孔内，通孔端部圆滑过渡至连接部端部；所述连接部中部形成容纳孔，容纳孔内壁均匀设置多根凸肋；所述圆柱形转子本体外侧壁两端形成有倒角部。
进一步地，相邻活塞通槽之间形成的夹角为30°。
进一步地，所述弧形槽直径大于贯通槽宽度。
进一步地，所述汽车转向泵转子有如下重量百分比的材料制成：C：5.5-7.5％，Cr：4.2-7.5％，Ni：0.15-0.25％，Cu：0.05-0.07％,B:1.2％-2.3％，W：0.004-0.007％，余量为Fe。
本发明中，经过申请人大量实验，打破常规的合金钢中C元素百分比均仅为百分之零点几的，不超过百分之一的限制，将C元素的含量提高至5.5％-7.5％区间，充分利用C元素对合金钢的屈服强度和抗拉强度的提升，使得本申请的合金钢能够十分适合汽车转向泵使用。
虽然C元素的提升也会导致塑性和耐腐蚀性能降低，但是由于汽车转向泵转子长期处于活动状态且长期与润滑油接触，施加于转子上的轴向力较大但是几乎不存在径向力，因此即使塑性相比传统的合金钢低，其不影响正常使用。
Cr元素作为汽车转向泵转子的常用元素，其能起到提高淬透性、细化晶粒、提高回火稳定性、提高强度硬度的效果。Cr元素与C元素配合还能起到提高耐磨性的效果。本发明中，由于C元素含量提高至7.5％，因此Cr元素含量也相应提高至7.5％。
同时，Cr元素和C元素含量也不能超过7.5％,实验表明，若Cr元素和C元素含量超过7.5％，则导致汽车转向泵转子的韧性大幅提高，不适于对刚性和耐磨性要求较高的汽车转向泵使用。
Ni元素是能提高转子防锈、耐腐蚀和耐热性能的优秀元素，但是由于Ni元素价格昂贵，为了平衡成本，本发明选取0.15-0.25％的Ni元素。
Cu元素是现有的转子材料中很少添加的元素，其原因是Cu元素易沉积容易和其他元素反应产生较多的杂质，尤其是其易氧化。但是由于本发明中,C元素的含量大幅提高，其阻绝了Cu元素与其他元素的不良效果同时在制备过程中尽量采用真空环境，因此降低了Cu元素的不良因素，充分利用了Cu元素能够大幅提高合金钢强度的有益效果。但是Cu元素的含量必须确定的较精确，否则容易发生氧化，导致杂质产生。
B元素和W元素能提高合金钢在制备过程中的淬透性和回火稳定性，是保证合金钢能够顺利制备的重要因素。
进一步地，所述汽车转向泵转子通过如下工艺制成：
正火：将毛坯加热至800℃，保温2小时后空冷；
正火温度和保温时间根据材料的具体元素组分选取。若正火温度过高，Cr元素和Ni元素使得奥氏体形成，而铁素体随着奥氏体缓慢冷却却急速成长，从而降低淬透性。保温时间过长使得珠光体组织数量增多，甚至出现马氏体与贝氏体混合型组织结构，恶化毛坯的后续机加工性能。
渗碳淬火：所述渗碳淬火包括步骤：
升温至880℃，而后保温15分钟；
在2.5％碳势下强渗150分钟；
在0.9％碳势下扩散100分钟；而后降温至810℃；
在0.7％碳势下等温淬火60分钟；
以88℃/S的冷速快速油冷至室温。
回火：将工件加热至150℃保温120分钟，而后空冷。
渗碳淬火是汽车转向泵转子制备过程中的最重要步骤，而影响渗碳淬火性能的因素非常多，本申请中申请人经过大量实验才选取出符合上述合金钢材料的渗碳淬火的工艺参数。该些参数每变化一点均对最终结果有非常大的影响。例如若强渗温度为900℃或860℃，则渗碳层表面与碳元素形成合金碳化物，降低渗层的淬透性、促使奥氏体增加。若强渗碳势增加至3％，或降低至2％，则使得渗层过共析和共析层比例过小；若扩散时间为80分钟或120分钟，以及扩散碳势变化则使得渗层过共析和共析层比例过大。再如若等温淬火碳势降低为0.5％，时间降低至40分钟，则使得合金钢表面参与奥氏体过多。若淬火温度提高，又使得表层马氏体粗大。又如，若油冷时间过快或者过慢，则可能使得工件出现变形或者心部硬度过低的情况发生。
因此，上述渗碳淬火步骤中各参数以及具体步骤的选取是结合了合金件具体元素后精确选取的参数。任意变化其中某个步骤中的某个参数点均会造成不良品。
与现有技术相比，本发明具有以下几个优点：
1、转子圆柱部本体内侧边缘与外侧边缘均形成有圆滑的过渡部，降低转子与定子配合过程中的摩擦力，提高使用寿命。
2、采用特定的材料与工艺使得本申请的汽车转向泵转子无需对结构做非常大的改进即可实现使用寿命长、耐磨性好的有益效果。
附图说明
图1为本发明一实施例中汽车转向泵转子的正视图；
图2为图1中A-A剖视图。
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。
请参照图1、图2，本发明一较佳实施例中，汽车转向泵转子，其包括圆柱形转子本体100、均匀开设于转子本体上的多个活塞通槽200；所述活塞通槽包括由转子本体顶面向底面以及侧面贯通的贯通槽210以及由转子本体顶面向底面贯通并且与贯通槽连通的弧形槽220；所述转子本体中部形成通孔300，通孔内设置有连接部400，连接部两端位于通孔内，通孔端部圆滑过渡至连接部端部；所述连接部中部形成容纳孔，容纳孔内壁均匀设置多根凸肋；所述圆柱形转子本体外侧壁两端形成有倒角部110。
相邻活塞通槽200之间形成的夹角为30°。
所述弧形槽220直径大于贯通槽210宽度。
所述转子由以下质量百分比的材料制成：C：5.5-7.5％，Cr：4.2-7.5％，Ni：0.15-0.25％，Cu：0.05-0.07％,B:1.2％-2.3％，W：0.004-0.007％，余量为Fe。
表1：本发明实施例1-4转子的组成成分及其质量百分比
实施例1-实施例4均按照如下方式制成：
正火：将毛坯加热至800℃，保温2小时后空冷；
正火温度和保温时间根据材料的具体元素组分选取。若正火温度过高，Cr元素和Ni元素使得奥氏体形成，而铁素体随着奥氏体缓慢冷却却急速成长，从而降低淬透性。保温时间过长使得珠光体组织数量增多，甚至出现马氏体与贝氏体混合型组织结构，恶化毛坯的后续机加工性能。
渗碳淬火：所述渗碳淬火包括步骤：
升温至880℃，而后保温15分钟；
在2.5％碳势下强渗150分钟；
在0.9％碳势下扩散100分钟；而后降温至810℃；
在0.7％碳势下等温淬火60分钟；
以88℃/S的冷速快速油冷至室温。
回火：将工件加热至150℃保温120分钟，而后空冷。
采用实施例1-4中所述的元素质量百分比配比，采用不同的渗碳淬火工艺的对比例如下：
实施例1-4的测试结果如下表：
而对比例1-3的测试结果均为不合格。
综上所述，采用上述实施例1-4中的元素配比组分和工艺步骤制得的汽车转向泵转子的硬度、抗拉强度和屈服强度均非常适合汽车转向泵使用。而即使采用同样的元素配比，微调工艺步骤的渗碳参数后，也会造成不合格品。
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 (5)

1.一种汽车转向泵转子，其特征在于：包括圆柱形转子本体、均匀开设于转子本体上的多个活塞通槽；所述活塞通槽包括由转子本体顶面向底面以及侧面贯通的贯通槽以及由转子本体顶面向底面贯通并且与贯通槽连通的弧形槽；所述转子本体中部形成通孔，通孔内设置有连接部，连接部两端位于通孔内，通孔端部圆滑过渡至连接部端部；所述连接部中部形成容纳孔，容纳孔内壁均匀设置多根凸肋；所述圆柱形转子本体外侧壁两端形成有倒角部。
2.根据权利要求1所述的汽车转向泵转子，其特征在于：相邻活塞通槽之间形成的夹角为30°。
3.根据权利要求1所述的汽车转向泵转子，其特征在于：所述弧形槽直径大于贯通槽宽度。
4.根据权利要求1-3任一项所述的汽车转向泵转子，其特征在于：所述汽车转向泵转子有如下重量百分比的材料制成：C：5.5-7.5％，Cr：4.2-7.5％，Ni：0.15-0.25％，Cu：0.05-0.07％,B:1.2％-2.3％，W：0.004-0.007％，余量为Fe。
5.根据权利要求4所述的汽车转向泵转子，其特征在于：所述汽车转向泵转子通过如下工艺制成：
正火：将毛坯加热至800℃，保温2小时后空冷；
渗碳淬火：所述渗碳淬火包括步骤：
升温至880℃，而后保温15分钟；
在2.5％碳势下强渗150分钟；
在0.9％碳势下扩散100分钟；而后降温至810℃；
在0.7％碳势下等温淬火60分钟；
以88℃/S的冷速快速油冷至室温；
回火：将工件加热至150℃保温120分钟，而后空冷。
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