CN109434376B - 一种喷油嘴拆卸工装及其制备材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种喷油嘴拆卸工装及其制备材料，喷油嘴拆卸工装的制备材料包括外层铜合金粉末、中层硬质铁合金粉末和内层铜合金粉末压制成型经真空加压烧结而成；所述外层和内层的铜合金粉末主要是75～80％铜，5～10％碳化钨，2～5％二氧化硅，2～3％钴和2～3镍的混合粉末，1～3％四氧化三铁和1～2％石墨烯构成；所述中层硬质铁合金粉末主要是80～85％铁，2～5％锰和3～5％镍的混合粉末，2～4％碳，2～3％碳化钛，1～3％三氧化二铝和1～2％铬构成。本发明提供一种适合制备拆卸工装的金属复合材料，该金属复合材料具有优良的强度，表面质量好，具有良好的接触性和磁性。

Description

一种喷油嘴拆卸工装及其制备材料
技术领域
本发明金属材料技术领域，具体涉及一种喷油嘴拆卸工装及其制备材料。
背景技术
喷油嘴是一种加工精度非常高的精密器件，要求其动态流量范围大，抗堵塞和抗污染能力以及雾化性能好，喷油嘴是否正常是主机工况的重要指标。通常，维修保养中更换下来的喷油嘴都要及时保养和检测，并作为备件使用。
检测时，保证喷油嘴修理质量的三个关键要素是：
1、针阀与油嘴体座面要达到完全的圆度；
2、针阀与油嘴体座面要与油嘴体轴线完全一致；
3、保证针阀与油嘴座面的加工达到准确的角度及光洁度。
以B&W主机喷油嘴拆卸为例，由于喷油嘴导向部位Φ32.4档与密封档Φ34.5相差值太小，且有1*45°倒角，使用常规紫铜棒敲击使两者脱离的方法已不实用，而且考虑到台虎钳夹住导向部位再敲击拆卸时会使导向部位出现划痕。
因此，在喷油嘴的拆卸和安装时要求不能损伤其各部位，因此针对喷油嘴的拆卸制定专用工装，并且针对拆卸工装的特殊性提供一种金属材料。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种适合制备拆卸工装的金属复合材料，该金属复合材料具有优良的强度，表面质量好，具有良好的接触性和磁性。
本发明的另一目的在于，提供一种喷油嘴的拆卸工装，采用该工装拆卸喷油嘴防止因敲击时移动而引起喷油嘴表面的损伤，确保了工件的完好无损，该工装使用方便，有效的提高了拆卸效率。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种喷油嘴拆卸工装的金属复合材料，包括外层铜合金粉末、中层硬质铁合金粉末和内层铜合金粉末压制成型经真空加压烧结而成；所述外层和内层的铜合金粉末主要是75～80％铜，5～10％碳化钨，2～5％二氧化硅，2～3％钴和2～3镍的混合粉末，1～3％四氧化三铁和1～2％石墨烯构成；所述中层硬质铁合金粉末主要是80～85％铁，2～5％锰和3～5％镍的混合粉末，2～4％碳，2～3％碳化钛，1～3％三氧化二铝和1～2％铬构成。
采用上述金属粉末制备喷油嘴拆卸工装所用金属复合材料，包括以下步骤：
a、原料的准备：
外层和内层的铜合金粉末：按照外层和内层的铜合金粉末配方将原料与乙醇按照重量比2～3∶1的比例，装入搅拌球磨机内搅拌24～36小时，过400～500目筛，装入真空干燥器内加热真空干燥，干燥温度为80～90℃，将干燥好的物料通氩气冷却至室温，过120目筛备用；
中层硬质铁合金粉末：按照中层硬质铁合金粉末配方将原料与乙醇按照重量比2:1的比例，一起加入到滚动球磨机内球磨18～24小时，过筛400～500目筛，装入真空干燥器内加热真空干燥，温度80～90℃，将干燥好的物料通氩气冷却至室温，过120目筛备用；
b、配料装套：将准备好的外层和内层的铜合金粉末与中层硬质铁合金粉末的原料装入冷等静压包套内；
c、冷等静压成型：将装有原料的冷等静压包套置于冷等静压机中，加压500MPa，保压30～45分钟；
d、车削成型：将压好的压坯从冷等静压包套内取出，按照要求加工至规定尺寸；
e、加压烧结：将车削好的压坯放入加压烧结炉中，抽真空，升温至烧结温度1150～1250℃，30分钟充入氮气加压至5MPa，保持温度和压力1～2h，然后保压降温至80℃，卸压取料；
f、消磨加工制成成品，将成品进行深冷处理。
采用上述金属复合材料制备用于喷油嘴的拆卸工装，包括哈夫工件和拆卸环，所述哈夫工件由两个片状本体构成，所述片状本体采用上述方法制备的金属复合材料制成，所述拆卸环采用不锈钢制成。
进一步优选的技术方案，所述哈夫工件的两个片状本体夹持在喷油嘴导向部位上，所述片状本体的内表面的横截面为圆心角为120°的圆弧，所述两个片状本体内表面形成的内圆形直径略大于喷油嘴的导向部位的外径；所述片状本体的外表面由矩形侧面和分布在矩形测量两侧的圆弧面构成，所述内表面与外表面的圆弧面通过斜切面连接，所述片状本体为实心结构。
进一步优选的技术方案，所述片状本体的厚度为10～20cm。
进一步优选的技术方案，所述拆卸环的内径略大于导向部位的外径。
进一步优选的技术方案，所述拆卸环外部设有含有氮化硼纳米颗粒的超硬涂层，将拆卸环与导向部位接触部分采用500～2000目砂纸进行打磨。
一种喷油嘴拆卸工装的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将哈夫工件的两个片状本体夹持在喷油嘴导向部位的后半部分，将拆卸环放置于导向部位与密封档之间；
b、将装有拆卸工装的喷油嘴放置在台虎钳上，用台虎钳夹紧哈夫工件；
c、将敲棒顶在拆卸环上，敲击敲棒使导向部分与密封档脱离。
本发明的优点和有益效果在于：
1、用于制备拆卸工装的金属复合材料，所述材料内外表面为金属铜合金，该铜合金与喷油嘴导向部位接触面和台虎钳夹持部具有良好的面接触性，可以将喷油嘴牢牢的固定在台虎钳夹持部，不会损坏喷油嘴外表面，此外铜合金中设有磁性金属粉末，该磁性金属粉末在使用时会提高哈夫工件的夹持力；在不使用该工装时，哈夫工件两个本体自动吸合防止工件丢失。
2、本发明金属复合材料的制备工艺采用冷等静压技术和粉末冶金技术的结合，充分发挥粉末冶金材料组织均匀。晶粒细化，可高合金化的特点，冷等静压法在进行扩散复合的同时，还能对金属复合材料实施致密强化，提高拆卸工装的整体性能，采用铜合金和硬质铁合金进行同步真空加压烧结，硬质铁合金与铜合金进行有效的扩散，界面融为一体，结合安全可靠。
3、采用该拆卸工装进行喷油嘴的拆卸，在使用时，因增加了夹装面积，工件未发现有移动现象，确保了工装的完好性。另外拆卸后，工件也完好无损。
附图说明
图1是B&W主机喷油嘴结构示意图；
图2是本发明拆卸工装哈夫工件的结构示意图
图3是本发明拆卸工装拆卸环的结构示意图。
图中：1、导向部位；2、倒角；3、密封档；4、片状本体；5、内表面；6、矩形侧面；7、圆弧面；8、斜切面；9、拆卸环。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种制备喷油嘴拆卸工装的金属复合材料，包括外层铜合金粉末、中层硬质铁合金粉末和内层铜合金粉末压制成型经真空加压烧结而成；所述外层和内层的铜合金粉末是由75％铜，10％碳化钨，1％钴和4％镍，5％二氧化硅，3％四氧化三铁，2％石墨烯构成；所述中层硬质铁合金粉末是由85％铁，2％锰和3％镍，3％碳化钛，2％碳，3％三氧化二铝，2％铬。
一种喷油嘴拆卸工装材料的制备方法，包括以下步骤：
a、原料的准备：
外层和内层的铜合金粉末：按照外层和内层的铜合金粉末配方将原料与乙醇按照重量比2∶1的比例，装入搅拌球磨机内搅拌24小时，过400目筛，装入真空干燥器内加热真空干燥，干燥温度为80℃，将干燥好的物料通氩气冷却至室温，过120目筛备用；
中层硬质铁合金粉末：按照中层硬质铁合金粉末配方将原料与乙醇按照重量比2:1的比例，一起加入到滚动球磨机内球磨18小时，过筛400目筛，装入真空干燥器内加热真空干燥，温度80℃，将干燥好的物料通氩气冷却至室温，过120目筛备用；
b、配料装套：将准备好的外层和内层的铜合金粉末与中层硬质铁合金粉末的原料装入冷等静压包套内；
c、冷等静压成型：将装有原料的冷等静压包套置于冷等静压机中，加压500MPa，保压30分钟；
d、车削成型：将压好的压坯从冷等静压包套内取出，按照要求加工至规定尺寸；
e、加压烧结：将车削好的压坯放入加压烧结炉中，抽真空，升温至烧结温度1150～1250℃，30分钟充入氮气加压至5MPa，保持温度和压力1h，然后保压降温至80℃，卸压取料；
f、消磨加工制成成品，将成品进行深冷处理。
实施例2
一种喷油嘴拆卸工装的金属复合材料，包括外层铜合金粉末、中层硬质铁合金粉末和内层铜合金粉末压制成型经真空加压烧结而成；所述外层和内层的铜合金粉末是由79％铜，8％碳化钨，2％钴和3％镍，4％二氧化硅，3％四氧化三铁，1％石墨烯构成；所述中层硬质铁合金粉末是由80％铁，6％锰和2％镍，3％碳化钛，4％碳，3％三氧化二铝，2％铬。
一种喷油嘴拆卸工装材料的制备方法，包括以下步骤：
a、原料的准备：
外层和内层的铜合金粉末：按照外层和内层的铜合金粉末配方将原料与乙醇按照重量比3∶1的比例，装入搅拌球磨机内搅拌30小时，过400目筛，装入真空干燥器内加热真空干燥，干燥温度为80℃，将干燥好的物料通氩气冷却至室温，过120目筛备用；
中层硬质铁合金粉末：按照中层硬质铁合金粉末配方将原料与乙醇按照重量比2:1的比例，一起加入到滚动球磨机内球磨18小时，过筛400目筛，装入真空干燥器内加热真空干燥，温度80℃，将干燥好的物料通氩气冷却至室温，过120目筛备用；
b、配料装套：将准备好的外层和内层的铜合金粉末与中层硬质铁合金粉末的原料装入冷等静压包套内；
c、冷等静压成型：将装有原料的冷等静压包套置于冷等静压机中，加压500MPa，保压45分钟；
d、车削成型：将压好的压坯从冷等静压包套内取出，按照要求加工至规定尺寸；
e、加压烧结：将车削好的压坯放入加压烧结炉中，抽真空，升温至烧结温度1150～1250℃，30分钟充入氮气加压至5MPa，保持温度和压力1.5h，然后保压降温至80℃，卸压取料；
f、消磨加工制成成品，将成品进行深冷处理。
实施例3
一种喷油嘴拆卸工装的金属复合材料，包括外层铜合金粉末、中层硬质铁合金粉末和内层铜合金粉末压制成型经真空加压烧结而成；所述外层和内层的铜合金粉末是由80％铜，10％碳化钨，0.5％钴和2.5％镍，2％二氧化硅，3％四氧化三铁，2％石墨烯构成；所述中层硬质铁合金粉末是由83％铁，锰和3％镍，3％碳化钛，3％碳，3％三氧化二铝，2％铬。
一种喷油嘴拆卸工装材料的制备方法，包括以下步骤：
a、原料的准备：
外层和内层的铜合金粉末：按照外层和内层的铜合金粉末配方将原料与乙醇按照重量比3∶1的比例，装入搅拌球磨机内搅拌36小时，过500目筛，装入真空干燥器内加热真空干燥，干燥温度为90℃，将干燥好的物料通氩气冷却至室温，过120目筛备用；
中层硬质铁合金粉末：按照中层硬质铁合金粉末配方将原料与乙醇按照重量比2:1的比例，一起加入到滚动球磨机内球磨24小时，过筛500目筛，装入真空干燥器内加热真空干燥，温度90℃，将干燥好的物料通氩气冷却至室温，过120目筛备用；
b、配料装套：将准备好的外层和内层的铜合金粉末与中层硬质铁合金粉末的原料装入冷等静压包套内；
c、冷等静压成型：将装有原料的冷等静压包套置于冷等静压机中，加压500MPa，保压45分钟；
d、车削成型：将压好的压坯从冷等静压包套内取出，按照要求加工至规定尺寸；
e、加压烧结：将车削好的压坯放入加压烧结炉中，抽真空，升温至烧结温度1150～1250℃，30分钟充入氮气加压至5MPa，保持温度和压力2h，然后保压降温至80℃，卸压取料；
f、消磨加工制成成品，将成品进行深冷处理。
一种用于制备喷油嘴拆卸工装金属复合材料的基本性能见下表：
Figure BDA0001828843650000071
以B&W主机喷油嘴拆卸为例，将导向部位与密封档二者分离，由于喷油嘴导向部位Φ32.4档与密封档Φ34.5相差值太小，且有1*45°倒角，因此不易分离。
一种喷油嘴拆卸工装，包括哈夫工件和拆卸环，所述哈夫工件由两个片状本体构成，所述片状本体上述金属复合材料制成，所述拆卸环采用不锈钢制成。
所述哈夫工件的两个片状本体夹持在喷油嘴导向部位上，所述片状本体的内表面4的横截面为圆心角为120°的圆弧，所述两个片状本体内表面形成的内圆形直径略大于喷油嘴的导向部位的外径；所述片状本体的外表面由矩形侧面6和分布在矩形测量两侧的圆弧面7构成，所述内表面与外表面的圆弧面通过斜切面连接，所述片状本体为实心结构。
所述片状本体的厚度为10～20cm。
所述拆卸环的内径略大于导向部位的外径。
所述拆卸环外部设有含有氮化硼纳米颗粒的超硬涂层，将拆卸环与导向部位接触部分采用500～2000目砂纸进行打磨。
一种喷油嘴拆卸工装的使用方法，包括以下步骤：
a、将哈夫工件的两个片状本体夹持在喷油嘴导向部位的后半部分，将拆卸环放置于导向部位与密封档之间；
b、将装有拆卸工装的喷油嘴放置在台虎钳上，用台虎钳夹紧哈夫工件；
c、将敲棒顶在拆卸环上，敲击敲棒使导向部分与密封档脱离。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种喷油嘴拆卸工装金属复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、原料的准备：
配制外层和内层铜合金粉末，外层和内层的铜合金粉末由75～80％铜，5～10％碳化钨，2～5％二氧化硅，2～3％钴和2～3镍的混合粉末，3％四氧化三铁和1～2％石墨烯构成；按照外层和内层的铜合金粉末配方将上述原料与乙醇按照重量比2～3:1的比例，装入搅拌球磨机内搅拌24～36小时，过400～500目筛，装入真空干燥器内加热真空干燥，干燥温度为80～90℃，将干燥好的物料通氩气冷却至室温，过120目筛备用；
中层硬质铁合金粉末由80～85％铁，2～5％锰和3～5％镍的混合粉末，2～4％碳，2～3％碳化钛，1～3％三氧化二铝和1～2％铬构成；按照中层硬质铁合金粉末配方将原料与乙醇按照重量比2:1的比例，一起加入到滚动球磨机内球磨18～24小时，过筛400～500目筛，装入真空干燥器内加热真空干燥，温度80～90℃，将干燥好的物料通氩气冷却至室温，过120目筛备用；
b、配料装套：将准备好的外层和内层的铜合金粉末与中层硬质铁合金粉末的原料装入冷等静压包套内；
c、冷等静压成型：将装有原料的冷等静压包套置于冷等静压机中，加压500MPa，保压30～45分钟；
d、车削成型：将压好的压坯从冷等静压包套内取出，按照要求加工至规定尺寸；
e、加压烧结：将车削好的压坯放入加压烧结炉中，抽真空，升温至烧结温度1150～1250℃，30分钟充入氮气加压至5MPa，保持温度和压力1～2h，然后保压降温至80℃，卸压取料；
f、消磨加工制成成品，将成品进行深冷处理。
2.一种喷油嘴拆卸工装，其特征在于，包括哈夫工件和拆卸环，所述哈夫工件由两个片状本体构成，所述片状本体采用权利要求1所述金属复合材料制备方法制成的材料，所述拆卸环采用不锈钢制成。
3.根据权利要求2所述的一种喷油嘴拆卸工装，其特征在于，所述哈夫工件的两个片状本体夹持在喷油嘴导向部位上，所述片状本体的内表面的横截面为圆心角为120°的圆弧，所述两个片状本体内表面形成的内圆形直径略大于喷油嘴的导向部位的外径；所述片状本体的外表面由矩形侧面和分布在矩形测量两侧的圆弧面构成，所述内表面与外表面的圆弧面通过斜切面连接，所述片状本体为实心结构。
4.根据权利要求3所述的一种喷油嘴拆卸工装，其特征在于，所述片状本体的厚度为10～20cm。
5.根据权利要求4所述的一种喷油嘴拆卸工装，其特征在于，所述拆卸环的内径略大于导向部位的外径。
6.根据权利要求5所述的一种喷油嘴拆卸工装，其特征在于，所述拆卸环外部设有含有氮化硼纳米颗粒的超硬涂层。
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