CN107931571A - 十字头合金层浇注工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种十字头合金层浇注工艺，属于合金加工技术领域，包括：加工定位基准；一次性装夹完成十字头小端面中心孔和十字头大端面止口的加工；加工合金浇注槽：大端面止口端装入车定位盘，在车床上一端用三爪夹住定位盘，一端用中心顶针顶住中心孔，采取“一夹一顶”的固定方式一次性加工工作面及合金浇注槽；焊合合金浇注槽两个轴向侧边的纵向挡条；加工各连接螺孔；清洗，去除毛刺；浇注及检测。本发明可减少合金消耗，降低材料成本；保证加工的准确性和合金层厚度的均匀性；降低产品报废的风险。
Description
技术领域
本发明属于合金加工技术领域，具体涉及一种用于十字头合金浇注的工装。
背景技术
泥桨泵工作时，十字头在连杆的推动下，沿滑履来回滑行，从而推动活塞作往复直线运动。由于曲柄连杆机构存在较大的侧向推力，使十字头与滑履之间的接触压强很大，使十字头的工作面容易变形和损伤，降低了使用寿命。
近年来，有专家提出在十字头的工作面上浇注锡基轴承合金以增加其耐磨性，其效果是显著的。但由于工作面为圆弧面，其加工存在极大难度，一方面由于现有的浇注腔为方形，而最终是圆弧的外形，大量合金会被加工掉，存在较大的合金浪费，增加了材料成本；另一方面是容易破坏加工基准，产品存在报废的风险，因此，需要针对性的提出浇注工艺，以减少合金的浪费和保证加工基准不被破坏。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种十字头合金层浇注工艺，以解决现有技术存在合金浪费大及破坏加工基准导致报废的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
十字头合金层浇注工艺，包括以下步骤：
1)浇前准备：
I、加工定位基准；一次性装夹完成十字头小端面中心孔和十字头大端面止口的加工；
II、加工合金浇注槽：大端面止口端装入车定位盘，在车床上一端用三爪夹住车定位盘，一端用中心顶针顶住中心孔，采取“一夹一顶”的固定方式一次性加工工作面及合金浇注槽；焊合合金浇注槽两个轴向侧边的纵向挡条；
III、加工各连接螺孔；
IV、清洗，去除毛刺；
2)浇注：
I、装配：将浇注工装与十字头连接形成组合浇注工装；
II、预热：将组合浇注工装整体预热至250-300℃；
III、浇注：将合金熔化并控制在410-440℃范围内进行浇注，任一工作面的合金层单独浇注，且浇注时间不超过8秒；
IV、冷却；
3)检测：厚度检查及着色检查；
所述浇注工装包括底座、挡片和保护盖，所述底座包括底部圆盘和设置在所述底部圆盘一个厚度侧面上向外延伸的止口塞柱，所述止口塞柱为与底部圆盘同轴线设置的圆柱形凸起，圆柱形凸起的外表面与十字头大端止口的内孔表面可滑动配合，使十字头的大端面支撑在圆柱形凸起外部的底部圆盘上，所述挡片与十字头的工作面贴紧密封，使挡片内表面与合金浇铸槽一起形成一个长片状的圆弧形浇注腔，任一所述挡片上设置有浇注入口，所述保护盖通过紧固件固定在十字头的小端面上。
进一步，加工定位基准还包括一次性同时完成的十字头小端面和十字头大端面的铣平工序。
进一步，在步骤1)后步骤2)前，还包括低温回火处理过程。
进一步，低温回火处理的温度170-250℃、时间8-12h。
进一步，所述浇注入口设置在挡片靠上端的1/7至1/5。
进一步，所述止口塞柱的外径比十字头大端止口内径小0.03-0.05mm。
进一步，步骤3)中，合金层的厚度差不超过1mm；合金表面上的缩孔孔径小于1mm、疏松面积小于3mm2。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过一次性加工出工作面及合金浇注槽，确保了工作面及合金浇注槽底面的同心，使挡片内表面与合金浇铸槽底面一起形成一个均匀等厚的圆弧形浇注腔，相对于现有技术的方形浇注腔，合金浇注量及加工量显著减少，可降低材料耗费及加工成本；
2、本发明一次性加工出止口和中心孔，确保了产品中心的一致性，保证了加工的准确性和合金层厚度的均匀性；
3、本发明用止口塞柱对大端面的止口进行了保护、用保护盖对小端面的中心孔进行了保护，可防止合金进入止口及中心孔破坏加工基准，保证后续工序的准确性，降低产品报废的风险；
4、本发明将浇注入口设置在挡片靠上端的1/7至1/5的位置，可促进合金的流动性，减少浇注缺陷，提高浇注质量。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明所涉及十字头的成品图；
图2为本发明所涉及十字头的毛坯图；
图3为本发明所涉及十字头加工定位基准后的结构示意图；
图4为本发明所涉及车定位盘的结构示意图；
图5为本发明所涉及浇注工装的结构示意图。
附图标记说明：
1-十字头；2-工作面；3-中心孔；4-止口；5-车定位盘；6-止口固定柱；7-三爪固定柱；8-合金浇注槽；9-纵向挡条；10-浇注工装；11-底座；12-挡片；13-保护盖；14-底部圆盘；15-止口塞柱；16-浇注入口；17引导管；171-导流段；172-引入段；18-接收碗；19-合金。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
参照图1至图5所示，以某型十字头1为例，在该型十字头的两个对应的圆弧面即工作面2上需浇注0.7-1.2mm厚的合金19，以增强其耐磨性，如图2所示。图1为该十字头的毛坯图，合金层浇注工艺具体包括以下步骤：
1)浇前准备：
I、加工定位基准；将十字头毛坯固定在卧式加工中心或卧式镗床旋转工作台上，先铣平十字头的小端面，后在端面中心加工出中心孔3，然后旋转工作台180度，铣平十字头大端面，镗或铣出止口4，如图3所示，所有工序一次性装夹完成，确保了产品中心轴线的一致性，保证了后续加工的准确性，最终保证合金层厚度的均匀性。
II、加工合金浇注槽：在十字头大端装上车定位盘5，车定位盘上同轴设置有止口固定柱6和三爪固定柱7，如图4所示，止口固定柱塞入止口进行径向限位，并且螺钉进行轴向固定，然后在车床上用三爪夹住三爪固定柱，用中心顶针顶住小端上的中心孔，采取“一夹一顶”的固定方式一次性加工工作面及合金浇注槽8，确保了工作面及合金浇注槽底面是同心的弧面，使两者之间的空间是等厚的，从而最终可保证形成一个均匀等厚的圆弧形浇注腔，由于车出的合金浇注槽在轴向侧边没有挡边，此时需在合金浇注槽的两个轴向侧边焊上纵向挡条9，使合金浇注槽形成一个四周封闭的槽。
III、加工各连接螺孔：以十字头大端面作为固定面，加工出在合金浇注槽的四周边缘及小端面上的螺孔。
V、清洗，去除毛刺；
VI、低温回火处理，低温回火处理的温度170-250℃、时间8-12h，可消除加工应力，减少变形对加工基准的破坏，提高加工质量。
2)浇注：
I、装配：将浇注工装10与十字头连接形成组合浇注工装；本实施例的浇注工装具体包括底座11、挡片12和保护盖13，底座包括底部圆盘和设置在底部圆盘14一个厚度侧面上向外延伸的止口塞柱15，止口塞柱为与底部圆盘同轴线设置的圆柱形凸起，圆柱形凸起的外表面与十字头大端止口的内孔表面可滑动配合，使十字头的大端面支撑在圆柱形凸起外部的底部圆盘上，挡片与十字头的工作面贴紧密封，使挡片内表面与合金浇铸槽一起形成一个长片状的圆弧形浇注腔，任一挡片上设置有浇注入口16，保护盖通过紧固件固定在十字头的小端面上。装配时，先将十字头的止口与底座的止口塞柱对齐并滑入使十字头支承于底座端面上，再用螺钉将挡片固定在工作面上，两个工作面各一个，最后将保护盖固定在十字头的小端面上，即完成装配，如图5所示。
II、预热：将组合浇注工装整体预热至250-300℃；
III、浇注：将合金熔化并控制在410-440℃范围内进行浇注，任一工作面的合金层单独浇注，且浇注时间不超过8秒，可减少浇注表面氧化；
IV、冷却：采取常温冷却。
3)检测：厚度检查，合金层的厚度差不超过1mm；着色检查；合金表面的缩孔孔径小于1mm、疏松面积小于3mm2。
众所周知，为防止合金的溢出和提高重力的作用效果，应将浇注入口设置在挡片靠上端的位置，但太靠近上端也有问题，因为当合金从流道进入时，其上部边缘会对流过的合金形成阻挡，反流至流道中部，从而降低流动压力，减缓流动速度。针对此问题，发明人认为应将重力作用、边缘效应综合起来考虑，经过实验表明，浇注入口应设置在挡片靠上端的1/7至1/5位置，如：挡片长度1000，则浇注入口设置在上端142-200mm的范围内，则流动性最好，浇注质量最佳。
最佳的，止口塞柱的外径比十字头大端止口内径小0.03-0.05mm，即可有效防止合金的渗入。
作为本实施例的改进，如图5所示，浇注入口的前端设置有引导管17和接收碗18，所述引导管包括导流段和引入段，浇注入口与挡片之间设置有引导管，引导管包括导流段171和引入段172，导流段与引入段圆滑过渡，最优的，导流段竖直设置，引入段与导流段呈150至180度设置，可进一步加快合金的流动性。
作为本实施例的改进，挡片的长度及弧长略大于十字头工作面的长度和弧长，即挡片在长度方向和宽度方向都长于十字头折工作面，因此，可对工作面形成完全遮挡。
作为本实施例的改进，挡片的内表面直径比十字头工作面的外表面直径小3-10mm，当挡片用螺钉或螺栓紧固时，则在张力作用下，可与工作面形成更好的贴合效果，从而有效的防止合金的溢出。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.十字头合金层浇注工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)浇前准备：
I、加工定位基准；一次性装夹完成十字头小端面中心孔和十字头大端面止口的加工；
II、加工合金浇注槽：大端面止口端装入车定位盘，在车床上一端用三爪夹住定位盘，一端用中心顶针顶住中心孔，采取“一夹一顶”的固定方式一次性加工工作面及合金浇注槽；焊合合金浇注槽两个轴向侧边的纵向挡条；
III、加工各连接螺孔；
IV、清洗，去除毛刺；
2)浇注：
I、装配：将浇注工装与十字头连接形成组合浇注工装；
II、预热：将组合浇注工装整体预热至250-300℃；
III、浇注：将合金熔化并控制在410-440℃范围内进行浇注，任一工作面的合金层单独浇注，且浇注时间不超过8秒；
IV、冷却；
3)检测：厚度检查及着色检查；
所述浇注工装包括底座、挡片和保护盖，所述底座包括底部圆盘和设置在所述底部圆盘一个厚度侧面上向外延伸的止口塞柱，所述止口塞柱为与底部圆盘同轴线设置的圆柱形凸起，圆柱形凸起的外表面与十字头大端止口的内孔表面可滑动配合，使十字头的大端面支撑在圆柱形凸起外部的底部圆盘上，所述挡片与十字头的工作面贴紧密封，使挡片内表面与合金浇铸槽一起形成一个长片状的圆弧形浇注腔，任一所述挡片上设置有浇注入口，所述保护盖通过紧固件固定在十字头的小端面上。
2.根据权利要求1所述的十字头合金层浇注工艺，其特征在于：加工定位基准还包括一次性同时完成的十字头小端面和十字头大端面的铣平工序。
3.根据权利要求1所述的十字头合金层浇注工艺，其特征在于：在步骤1)后步骤2)前，还包括低温回火处理。
4.根据权利要求3所述的十字头合金层浇注工艺，其特征在于：低温回火处理的温度170-250℃、时间8-12h。
5.根据权利要求1所述的十字头合金层浇注工艺，其特征在于：所述浇注入口设置在挡片靠上端的1/7至1/5。
6.根据权利要求1所述的十字头合金层浇注工艺，其特征在于：所述止口塞柱的外径比十字头大端止口内径小0.03-0.05mm。
7.根据权利要求1所述的十字头合金层浇注工艺，其特征在于：步骤3)中，合金层的厚度差不超过1mm；合金表面的缩孔孔径小于1mm、疏松面积小于3mm2。
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