CN109926801A - 一种空芯柱塞的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空芯柱塞的加工方法，属于空心柱塞加工领域，包括依次进行的以下步骤：选择棒料；对棒料下料后进行软化处理；对经过软化处理后的棒料进行表面处理；对经过表面处理后的棒料进行润滑处理；对经过润滑处理后的棒料进行冷挤压，形成柱塞体上部和柱塞体下部；加工柱塞体上部的球头及润滑孔，加工柱塞体下部及中间润滑孔；采用摩擦焊接柱塞体上部及柱塞体下部；粗车摩擦焊飞边；对焊接完成后柱塞体进行调质、氮化处理；磨球头及柱塞体外圆，完成空芯柱塞加工。本发明加工成型的柱塞体的热膨胀量较小，柱塞外径与缸体的配合间隙的变化受温度的影响较小，从而提高了柱塞泵的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于空心柱塞加工领域，涉及一种空芯柱塞的加工方法。
背景技术
柱塞泵是液压系统的一个重要装置。它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点。柱塞泵被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和船舶中。
柱塞泵根据柱塞体不同，一般分为单柱塞泵、卧式柱塞泵、轴向柱塞泵和径向柱塞泵。现有的柱塞泵用柱塞体多为实心结构，重量较大，所需的驱动力也相应增加，柱塞泵的回转半径受到限制，柱塞泵稳定性较差；而且在制作过程中，柱塞所使用的棒料原料较多，从而增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于：提供了一种空芯柱塞的加工方法，解决了现有的柱塞体的质量较大，从而导致柱塞泵稳定性较差的问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种空芯柱塞的加工方法，其特征在于：包括依次进行的以下步骤：
S1：根据柱塞体的尺寸选择棒料；
S2：对步骤S1中的棒料下料后进行软化处理；
S3：对步骤S2中经过软化处理后的棒料进行表面处理；
S4：对步骤S3中经过表面处理后的棒料进行润滑处理；
S5：对步骤S4中经过润滑处理后的棒料进行冷挤压，形成柱塞体上部和柱塞体下部；
S6:加工柱塞体上部的球头及润滑孔，加工柱塞体下部及中间润滑孔；
S7:采用摩擦焊接柱塞体上部及柱塞体下部；
S8:粗车摩擦焊飞边；
S9：对焊接完成后柱塞体进行调质、氮化处理。
S10：磨球头及柱塞体外圆，完成空芯柱塞加工。
棒料选择优选氮化钢，例如38CrMoAlA。氮化后不需要进行任何热处理即可得到非常高的表面硬度，所以耐磨性好，零件之间发生咬死和擦伤的倾向小；同时具有抗水、油等介质腐蚀的能力，有一定的耐热性，在低于渗氮温度下受热可保持高的硬度。软化处理、表面处理、润滑处理的预加工使棒料更好的的进行冷挤压加工成型。在不影响柱塞体本身形状的情况下，利用冷挤压工艺使柱塞体内部形成空腔，从而使空芯柱塞体内部比较薄，重量轻。高速回转的离心力比较小，在额定的转动惯量下，使用这种空心柱塞体的柱塞泵回转半径可以设计得较大。柱塞体的热膨胀量较小，柱塞外径与缸体的配合间隙的变化受温度的影响较小，从而提高了柱塞泵的稳定性。
进一步地，所述步骤S2中的软化处理为淬火-循环球化退火。淬火是把钢加热到临界温度以上，保温一定时间，然后以大于临界冷却速度进行冷却，从而获得以马氏体为主的不平衡组织的一种热处理工艺方法。淬火是钢热处理工艺中应用最为广泛的工种工艺方法。循环球化退火它是在特定的温度反复进行加热和冷却，一般进行3～4个周期，使片状珠光体在几次溶解一析出的反复过程中，碳化物得以球化。采用此种工艺的棒料软化效果佳，进一步方便后续的加工处理。
进一步地，所述步骤S3中的表面处理为磷化处理方式。磷化的目的主要是：给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用于棒料在冷加工工艺中起减摩润滑作用。
磷化处理装置，包括磷化处理单元和推动机构，所述磷化处理单元包括两块相同且平行相对设置的侧板，两块侧板之间设置有处理池，所述处理池包括第一处理池和第二处理池，第一处理池位于第二处理池的上方；所述侧板上设置有导轨槽，所述导轨槽沿水平方向设置，所述导轨槽包括第一导轨槽和第二导轨槽，第一导轨槽和第二导轨槽关于侧板的水平中轴线对称，所述第一处理池的两端设置有与第一导轨槽匹配的第一滑块，所述第一滑块上设置有第一凸块；所述第二处理池的两端设置有与第二导轨槽匹配的第二滑块，所述第二滑块上设置有第二凸块；所述侧板上设置有连接杆，所述连接杆的中心与侧板的中心转动连接，所述连接杆的两端分别设置有滑槽，所述滑槽分别与第一凸块和第二凸块过渡配合；
所述推动机构包括底座、第一推杆和第二推杆，所述底座上设置有两个减速电机，所述减速电机的驱动端分别与所在一侧的第一推杆的一端连接，所述第一推杆的另一端与第二推杆的一端转动连接，所述第二推杆的另一端与第一凸块转动连接。
空心柱塞的成型加工需进行冷挤压，冷挤压前需进行磷化处理，从而减小摩擦并在金属表面实现润滑的作用。现有的磷化处理多采用在处理池中进行浸泡，磷化处理效率低，磷化效果不佳，对于空心柱塞加工。磷化处理装置，预先将处理液放入处理池内。需要进行磷化处理时，将空心柱塞放入处理池内，启动电机，电机带动第一推杆旋转，第二推杆与第一推杆连接的一端绕第一推杆旋转所在的圆周旋转，从而推动与第二推杆连接的第一凸块带动第一滑块沿第一导轨槽平移往复运动，使得第一处理池进行平移往复运动，第一凸块同时在连接杆内的滑槽运动，滑槽沿连接杆的轴向延伸，连接杆受到与第一凸块连接点处切线方向上的推力，从而使第二凸块带动第二滑块在第二导轨槽内进行平移往复运动，使得第二处理池进行平移往复运动。第一处理池和第二处理池均进行平移往复运动，使处理池内的处理液振荡，使得空心柱塞与处理液进行充分接触，处理液内的溶质分布更均匀，更稳定，使反应速度加快；同时振荡使空心柱塞表面的结晶粗细更加均匀，使空心柱表面更加光滑。磷化处理装置，通过设置可以振荡的处理池，与传统处理池进行浸泡处理相比，使磷化处理效率提高，磷化效果更佳，较少耗费人力，自动化程度较高。
进一步地，所述处理池内设置有加热装置。磷化处理有温处理、低温处理、常温处理，根据不同的处理需求，需要调节不同的温度，因此加热装置可采用酸洗铁氟龙加热器，能够适应处理池内磷化液的酸性环境，调节温度，完成不同温度下的空心柱塞磷化处理。
进一步地，所述处理池的内壁上设置有排水口。所述排水口可外接耐酸排水管，用于排出废液。
进一步地，所述处理池内垂直设置有分隔挡板。所述分隔挡板将处理池分隔成若干个格口，每个格口内可放置若干空心柱塞原料，可将不同形状的空心柱塞进行分类处理。
进一步地，所述分隔挡板上设置有网罩，所述网罩与处理池由分隔挡板分隔成的若干格口的形状尺寸匹配。所述网罩用于防止处理池运动过程中处理液的飞溅，网罩采用不锈钢材质的金属滤网，目数为100～200目，安装时，略高于处理液面，能够将溅出液体分成若干股，使溅出的处理液能够附着在滤网上，防止处理液的溅出。
进一步地，所述磷化处理单元和推动机构下设置有固定台。所述固定台用于固定磷化处理单元和推动机构，缓冲磷化处理单元和推动机构共同工作时产生的震动。
进一步地，所述固定台下设置有滚轮。所述滚轮采用可伸缩滚轮，能够方便操作人员搬运和移动磷化处理装置。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明一种空芯柱塞的加工方法，在不影响柱塞体本身形状的情况下，利用冷挤压工艺使柱塞体内部形成空腔，从而使空芯柱塞体内部比较薄，重量轻。高速回转的离心力比较小，在额定的转动惯量下，使用这种空心柱塞体的柱塞泵回转半径可以设计得较大。柱塞体的热膨胀量就比较小，柱塞外径与缸体的配合间隙的变化受温度的影响就比较小。
2.本发明一种空芯柱塞的加工方法，通过设置可以振荡的处理池，与传统处理池进行浸泡处理相比，使磷化处理效率提高，磷化效果更佳，较少耗费人力，自动化程度较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：
图1是一种空芯柱塞的加工方法的棒料示意图；
图2是柱塞体上部冷挤压成型示意图；
图3是柱塞体下部冷挤压成型；
图4是柱塞体上部加工成型示意图；
图5是柱塞体下部加工成型示意图；
图6摩擦焊接柱塞体上部及柱塞体下部示意图；
图7是粗车摩擦焊飞边示意图；
图8是磷化处理装置的整体结构示意图；
图9是图8中A部分的放大示意图。
图中标记：1-侧板、101-第一导轨槽、102-第二导轨槽、103-连接杆、104-滑槽、2-第一处理池、201-第一滑块、202-第一凸块、3-第二处理池、301-第二滑块、302-第二凸块、4-底座、401-减速电机、5-第一推杆、6-第二推杆、7-排水口、8-分隔挡板、801-网罩、9-固定台、10-滚轮。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例一
本发明较佳实施例提供的一种空芯柱塞的加工方法，包括依次进行的以下步骤：
S1：如图1所示，根据柱塞体的尺寸选择棒料；
S2：对步骤S1中的棒料下料后进行软化处理；
S3：对步骤S2中经过软化处理后的棒料进行表面处理；
S4：对步骤S3中经过表面处理后的棒料进行润滑处理；
S5：如图2、图3所示，对步骤S4中经过润滑处理后的棒料进行冷挤压，形成柱塞体上部和柱塞体下部；
S6:如图4所示，加工柱塞体上部的球头及润滑孔，加工柱塞体下部及中间润滑孔；
S7:如图6所示，采用摩擦焊接柱塞体上部及柱塞体下部；
S8:如图7所示，粗车摩擦焊飞边；
S9：对焊接完成后柱塞体进行调质、氮化处理。
S10：磨球头及柱塞体外圆，完成空芯柱塞加工。
棒料选择优选氮化钢，例如38CrMoAlA。氮化后不需要进行任何热处理即可得到非常高的表面硬度，所以耐磨性好，零件之间发生咬死和擦伤的倾向小；同时具有抗水、油等介质腐蚀的能力，有一定的耐热性，在低于渗氮温度下受热可保持高的硬度。
步骤S2-步骤S4中的软化处理、表面处理和润滑处理的预加工使棒料更好的的进行冷挤压加工成型。步骤S2中的软化处理为淬火-循环球化退火；步骤S3中的表面处理为磷化处理方式；步骤S4中的润滑处理，采用机油添加适量的二硫化铝作润滑剂；
步骤S9中对柱塞体调质氮化处理后，柱塞体表面硬度≥900HV，DN(550HVI)＝0.25～0.45。
本发明一种空芯柱塞的加工方法，在不影响柱塞体本身形状的情况下，利用冷挤压工艺使柱塞体内部形成空腔，从而使空芯柱塞体内部比较薄，重量轻。高速回转的离心力比较小，在额定的转动惯量下，使用这种空心柱塞体的柱塞泵回转半径可以设计得较大。柱塞体的热膨胀量较小，柱塞外径与缸体的配合间隙的变化受温度的影响较小，从而提高了柱塞泵的稳定性。
实施例二
本实施例在实施例一的基础上，磷化处理装置，包括磷化处理单元和推动机构，所述磷化处理单元包括两块相同且平行相对设置的侧板1，两块侧板1之间设置有处理池，所述处理池包括第一处理池2和第二处理池3，第一处理池2位于第二处理池3的上方；所述侧板1上设置有导轨槽，所述导轨槽沿水平方向设置，所述导轨槽包括第一导轨槽101和第二导轨槽102，第一导轨槽101和第二导轨槽102关于侧板1的水平中轴线对称，所述第一处理池2的两端设置有与第一导轨槽101匹配的第一滑块201，所述第一滑块201上设置有第一凸块202；所述第二处理池3的两端设置有与第二导轨槽102匹配的第二滑块301，所述第二滑块301上设置有第二凸块302；所述侧板1上设置有连接杆103，所述连接杆103的中心与侧板1的中心转动连接，所述连接杆103的两端分别设置有滑槽104，所述滑槽104分别与第一凸块202和第二凸块302过渡配合；
所述推动机构包括底座4、第一推杆5和第二推杆6，所述底座4上设置有两个减速电机401，所述减速电机401的驱动端分别与所在一侧的第一推杆5的一端连接，所述第一推杆5的另一端与第二推杆6的一端转动连接，所述第二推杆6的另一端与第一凸块202转动连接。
减速电机401采用三相异步减速电机，处理池外壳采用304不锈钢制成，内壁覆盖有耐酸瓷板。
空心柱塞的成型加工需进行冷挤压，冷挤压前需进行磷化处理，从而减小摩擦并在金属表面实现润滑的作用。现有的磷化处理多采用在处理池中进行浸泡，磷化处理效率低，磷化效果不佳，对于空心柱塞加工。磷化处理装置，预先将处理液放入处理池内。需要进行磷化处理时，将空心柱塞放入处理池内，启动减速电机401，减速电机401带动第一推杆5旋转，第二推杆6与第一推杆5连接的一端绕第一推杆5旋转所在的圆周旋转，从而推动与第二推杆6连接的第一凸块202带动第一滑块201沿第一导轨槽101平移往复运动，使得第一处理池2进行平移往复运动，第一凸块202同时在连接杆103内的滑槽104运动，滑槽104沿连接杆103的轴向延伸，连接杆103受到与第一凸块202连接点处切线方向上的推力，从而使第二凸块302带动第二滑块301在第二导轨槽102内进行平移往复运动，使得第二处理池3进行平移往复运动。第一处理池2和第二处理池3均进行平移往复运动，使处理池内的处理液振荡，使得空心柱塞与处理液进行充分接触，处理液内的溶质分布更均匀，更稳定，使反应速度加快；同时振荡使空心柱塞表面的结晶粗细更加均匀，使空心柱表面更加光滑。磷化处理装置，通过设置可以振荡的处理池，与传统处理池进行浸泡处理相比，使磷化处理效率提高，磷化效果更佳，较少耗费人力，自动化程度较高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的保护范围，任何熟悉本领域的技术人员在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种空芯柱塞的加工方法，其特征在于：包括依次进行的以下步骤：
S1：根据柱塞体的尺寸选择棒料；
S2：对步骤S1中的棒料下料后进行软化处理；
S3：对步骤S2中经过软化处理后的棒料进行表面处理；
S4：对步骤S3中经过表面处理后的棒料进行润滑处理；
S5：对步骤S4中经过润滑处理后的棒料进行冷挤压，形成柱塞体上部和柱塞体下部；
S6:加工柱塞体上部的球头及润滑孔，加工柱塞体下部及中间润滑孔；
S7:采用摩擦焊接柱塞体上部及柱塞体下部；
S8:粗车摩擦焊飞边；
S9：对焊接完成后柱塞体进行调质、氮化处理。
S10：磨球头及柱塞体外圆，完成空芯柱塞加工。
2.根据权利要求1所述的一种空芯柱塞的加工方法，其特征在于：所述步骤S2中的软化处理为淬火-循环球化退火。
3.根据权利要求1所述的一种空芯柱塞的加工方法，其特征在于：所述步骤S3中的表面处理为磷化处理方式。
4.根据权利要求3所述的一种空芯柱塞的加工方法，其特征在于：所述磷化处理通过磷化处理装置进行；所述磷化处理装置包括磷化处理单元和推动机构，所述磷化处理单元包括两块相同且平行相对设置的侧板(1)，两块侧板(1)之间设置有处理池，所述处理池包括第一处理池(2)和第二处理池(3)，第一处理池(2)位于第二处理池(3)的上方；所述侧板(1)上设置有导轨槽，所述导轨槽沿水平方向设置，所述导轨槽包括第一导轨槽(101)和第二导轨槽(102)，第一导轨槽(101)和第二导轨槽(102)关于侧板(1)的水平中轴线对称，所述第一处理池(2)的两端设置有与第一导轨槽(101)匹配的第一滑块(201)，所述第一滑块(201)上设置有第一凸块(202)；所述第二处理池(3)的两端设置有与第二导轨槽(102)匹配的第二滑块(301)，所述第二滑块(301)上设置有第二凸块(302)；所述侧板(1)上设置有连接杆(103)，所述连接杆(103)的中心与侧板(1)的中心转动连接，所述连接杆(103)的两端分别设置有滑槽(104)，所述滑槽(104)分别与第一凸块(202)和第二凸块(302)过渡配合；
所述推动机构包括底座(4)、第一推杆(5)和第二推杆(6)，所述底座(4)上设置有两个减速电机(401)，所述减速电机(401)的驱动端分别与所在一侧的第一推杆(5)的一端连接，所述第一推杆(5)的另一端与第二推杆(6)的一端转动连接，所述第二推杆(6)的另一端与第一凸块(202)转动连接。
5.根据权利要求4所述的一种空芯柱塞的加工方法，其特征在于：所述处理池内设置有加热装置。
6.根据权利要求4所述的一种空芯柱塞的加工方法，其特征在于：所述处理池的内壁上设置有排水口(7)。
7.根据权利要求4所述的一种空芯柱塞的加工方法，其特征在于：所述处理池内垂直设置有分隔挡板(8)。
8.根据权利要求7所述的一种空芯柱塞的加工方法，其特征在于：所述分隔挡板(8)上设置有网罩(801)，所述网罩(801)与处理池由分隔挡板(8)分隔成的若干格口的形状尺寸匹配。
9.根据权利要求4所述的一种空芯柱塞的加工方法，其特征在于：所述磷化处理单元和推动机构下设置有固定台(9)。
10.根据权利要求9所述的一种空芯柱塞的加工方法，其特征在于：所述固定台(9)下设置有滚轮(10)。
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