CN110240482B - 一种叶片泵定子内表面热处理工艺 - Google Patents

一种叶片泵定子内表面热处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种叶片泵定子内表面热处理工艺，包括：装炉，将叶片泵定子装入加热炉；加热升温，加热炉在4‑5h内升温至880‑900℃并保温3‑4h后随炉冷却至450‑500℃，再于4‑5h内升温至910‑920℃并保温2.5‑3.5h；离子氮化，加热炉内抽真空使得气压降低至15‑16Pa，再以80‑100 L/h的速度朝向加热炉内的叶片泵定子内表面充入氨气，并经过6‑8h停止；淬火处理，将叶片泵定子放入到淬火液中冷却至500‑550℃后转至冷却油中冷却至200‑300℃；回火处理，待加热炉内的温度降低至400℃以下后将叶片泵定子重新装炉，之后进行升温；渗碳，朝加热炉内的叶片泵定子内表面滴加甲醇、充入丙烷气体；真空冷却，将叶片泵定子从加热炉内取出并置于真空状态下自然冷却至室温。本发明具有提高叶片泵定子内表面硬度的优势。

Description

一种叶片泵定子内表面热处理工艺
技术领域
本发明涉及叶片泵的技术领域，尤其是涉及一种叶片泵定子内表面热处理工艺。
背景技术
中国专利CN101619720B公开了一种叶片泵的石墨定子的加工方法，包括如下步骤：a.挤射成型：将石墨粉预热至90-110℃，然后注入铸模中压铸成型得到坯料，铸模的温度大约为180℃，成型压力在40Mpa以上，该铸模的型腔尺寸依照石墨定子的尺寸形状再以一定的收缩率及拔模斜度计算而得；b.定型处理：将该坯料从铸模中取出后马上在其内孔中套入芯模，该芯模的外周的形状及尺寸与石墨定子的内腔的形状、尺寸相同，然后在常温下放置约10小时，再取出芯模；c.热处理：将定型后的产品放入烤箱内，将烤箱温度慢慢升高至140-160℃，保温3-4小时，随箱冷却至常温后，再缓慢加温至190-210℃，保温3-4小时，随箱冷却至常温后取出；d.后加工：对经热处理后的产品的外圆进行磨削，以磨掉其锥度使其尺寸与石墨定子的外圆尺寸一致。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：叶片泵在工作时，转子带动叶片转动时，叶片的顶部紧贴于定子的内表面上，使得定子的内表面与叶片之间产生磨擦，定子内表面受损，但上述叶片泵的定子在加工过程中进行热处理的方式无法满足叶片泵定子内表面强度的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种叶片泵定子内表面热处理工艺，具有提高叶片泵定子内表面硬度的优势。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种叶片泵定子内表面热处理工艺，包括：
步骤S1，装炉，将叶片泵定子装入加热炉内；
步骤S2，加热升温，加热炉在4-5h内升温至880-900℃并保温3-4h后随炉冷却至450-500℃，再于4-5h内升温至910-920℃并保温2.5-3.5h；
步骤S3，离子氮化，先对加热炉内抽真空使得加热炉内的气压降低至15-16Pa，再以80-100L/h的速度朝向加热炉内的叶片泵定子内表面充入氨气，并经过6-8h停止；
步骤S4，淬火处理，将叶片泵定子从加热炉内取出并放入到淬火液中冷却至500-550℃后转至冷却油中冷却至200-300℃；
步骤S5，回火处理，待加热炉内的温度降低至400℃以下后将叶片泵定子重新装炉，之后进行升温；
步骤S6，渗碳，朝加热炉内的叶片泵定子内表面滴加甲醇、充入丙烷气体；
步骤S7，真空冷却，将叶片泵定子从加热炉内取出并置于真空状态下自然冷却至室温。
通过采用上述技术方案，对叶片泵定子内表面进行热处理时，将叶片泵定子放入加热炉内并加热至一定的温度后，向加热炉内充入氨气，氨气在加热炉内分解并形成氮阳离子，所形成的氮阳离子进入到叶片泵定子的内表面并形成渗氮层，之后进行淬火回火处理后，使得形成渗氮层更加稳定；这种向叶片泵定子内表面充入氨气以进行离子渗氮处理后，有利于提高叶片泵定子内表面的硬度及强度。
本发明进一步设置为：所述步骤S1中，叶片泵定子装炉时利用托架进行自下而上进行分层，上下相邻两个托架之间留有空隙，且每个托架上同一位置上的叶片泵定子的通孔相对。
通过采用上述技术方案，在氨气充入的过程中，可快速与每个叶片泵定子的内表面均匀接触。本发明进一步设置为：所述步骤S3中，在充入氨气时，先在0-1.5h的时间段内以100L/h的速度快速充入，之后在1.5h-3.5h的时间段内以90L/h的速度降低充入速度，最后在3.5-6.5h的时间段内以80L/h的速度缓慢充入，最后静置0.5h-1h。
通过采用上述技术方案，整个离子氮化的过程中所用的时间为较长的6-8小时，而氨气分解成氮阳离子进入到叶片泵定子内表面的过程中，由于饱和的关系，氮阳离子进入的速度会逐渐变慢，开始时将氮气以最快的速度在最短的时间内快速充入，使得氮阳离子快速在叶片泵定子内表面扩散并形成初步的渗氮层，之后逐次降低充入的速度并延长充入的时间，以使后续充入的氨气分解所形成的氮阳离子可逐渐进入叶片泵定子内表面并扩散融合，在减少氨气损失的同时，可保证叶片泵定子内表面上更好地形成渗氮层，进而可进一步提高叶片泵定子内表面的强度及硬度。
本发明进一步设置为：所述步骤S3中，氨气100L/h充入的持续时间为0.5h，并在炉温910-920℃保温结束后开始，氨气90L/h充入的持续时间为1h，并在100L/h充入停止1.5h后，氨气80L/h充入的持续时间为1.5h，并在90L/h充入停止2h后。
通过采用上述技术方案，在每次氨气充入结束后间隔一段时间，且每次间隔的时间逐渐延长，使得逐渐饱和的渗氮层中的氮阳离子可与后续进入的氮阳离子有更多的时间进行融合并扩散。
本发明进一步设置为：所述步骤S3中，充入的氨气先经过碱石灰进行干燥。
通过采用上述技术方案，通过碱石灰干燥后，可除去氨气中夹杂的水汽，离子氮化过程中，氨气分解形成的氮阳离子进入到叶片泵定子的内表面中并扩散，以形成渗氮层，在这个过程中，将水汽除去后可保证氮阳离子的纯度，以减少渗氮层中的杂质。
本发明进一步设置为：所述步骤S4中，经过冷却油冷却后的叶片泵定子需要经过清洗剂进行清洗，清洗剂是将无磷脱脂粉溶入到的水中形成的，且无磷脱脂粉与水的体积比为1:20-1:24。通过采用上述技术方案，无磷脱脂粉水溶液可有效除去叶片泵定子上残留的冷却油，以防带冷却油的叶片泵定子重新进入加热炉内回火过程中冷却油的燃烧。
本发明进一步设置为：形成清洗剂的水为100℃的热水。
通过采用上述技术方案，使得形成后的清洗剂保持一定的温度，在清洗冷却油的过程中，防止叶片泵定子冷却过快，进而可减少叶片泵定子表面的氧化。
本发明进一步设置为：所述步骤S5中，回火处理采用高温回火的方式，将淬火后的叶片泵定子回火至600-650℃。
通过采用上述技术方案，在对经过淬火后的叶片泵定子进行高温回火，使得叶片泵定子能够经过淬火及高温回火后的调质处理，进而可提高叶片泵定子本身的强度及硬度。
本发明进一步设置为：所述步骤S6中，甲醇以8-10mL/min的量滴加，丙烷以3-5L/min的量充入，且先滴加甲醇后再充入丙烷。
通过采用上述技术方案，在经过离子氮化后，叶片泵定子内表面的硬度得到提高后，再通过向加热炉内加入甲醇及丙烷，以改变叶片泵定子内表面中的含碳量及碳势，以达到最适宜的程度，以进一步提高叶片泵定子内表面的硬度，且在添加的过程中，将甲醇先加入使得甲醇在受热挥发的过程中可快速被丙烷覆盖，以减少甲醇挥发过程中的流失。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.通过向叶片泵定子内表面充入氨气以进行离子渗氮处理，有利于提高叶片泵定子内表面的硬度及强度；
2.通过将氨气干燥以除去氨气中夹杂的水汽，可保证氮阳离子的纯度，以减少渗氮层中的杂质。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
图2是本发明中加热炉内叶片泵定子摆放结构示意图。
附图标记：1、叶片泵定子；2、托架；3、通孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，为本发明公开的一种叶片泵定子内表面热处理工艺，包括:步骤S1，装炉，将叶片泵定子装入加热炉内。
先将叶片泵定子1放置在专用的托架2上，加热炉内进行自下而上的等间隔分层设置，每一层用于放置一个托架2，且托架2放置后，上下相邻两个托架2之间留有空隙，且叶片泵定子1放置在托架2上并进入加热炉内后，每个托架2上同一位置上的叶片泵定子1的通孔3相对(如图2所示)。
步骤S2，加热升温，将加热炉内的温度在4-5h内升温至880-900℃，本实施例中优选的温度为890℃，并保温3-4h，之后停止加热，使得叶片泵定子随炉冷却至450-500℃，再重新将加热炉内的温度于4-5h内升温至910-920℃并保温2.5-3.5h。
步骤S3，离子氮化，先对加热炉内抽真空使得加热炉内的气压降低至15-16Pa，再以80-100L/h的速度朝向加热炉内的叶片泵定子内表面充入氨气，并经过6-8h停止，且充入的氨气先经过碱石灰进行干燥。
在充入氨气时，由于整个离子氮化过程中所用的时间为6-8小时，整个持续的时间较长，而氨气分解成氮阳离子进入到叶片泵定子内表面的过程中，由于过多的进入会产生氮阳离子饱和，从而使得氮阳离子进入的速度会逐渐变慢；因此在氨气充入的过程中，需要先在0-1.5h的时间段内以100L/h的速度快速充入，之后在1.5h-3.5h的时间段内以90L/h的速度降低充入速度，最后在3.5-6.5h的时间段内以80L/h的速度缓慢充入，最后静置0.5h-1h；这种开始时将氮气以最快的速度在最短的时间内快速充入，可使得氮阳离子快速在叶片泵定子内表面扩散并形成初步的渗氮层，之后逐次降低充入的速度并延长充入的时间，以使后续充入的氨气分解所形成的氮阳离子可逐渐进入叶片泵定子内表面并扩散融合，可使得叶片泵定子内表面的强度与硬度达到最大。
此外，为进一步保证进入叶片泵定子内表面的氮阳离子能够充分融合并扩散，调整氨气在以100L/h充入的持续时间为0.5h，并在炉温910-920℃保温结束后开始，氨气90L/h充入的持续时间为1h，并在100L/h充入停止1.5h后，氨气80L/h充入的持续时间为1.5h，并在90L/h充入停止2h后。
表1：叶片泵定子内表面硬度与渗氮层厚度性能表
Figure BDA0002093635190000031
综上表1的性能结果，0-1.5h的阶段充入速度100L/h，1.5-3.5h的阶段充入速度90L/h，3.5-6.5h的阶段充入速度80L/h时，叶片泵定子内表面的硬度最大，且渗氮层的厚度最适宜；由此可见，在刚开始短时间的阶段中，需要将氨气的充入速度提高到最大，使得叶片泵定子内表面先快速形成渗氮层，之后逐渐延长充入的速度并降低充入的速度，以使渗氮层可以逐渐扩散，氮阳离子相互融合，以形成高硬度的叶片泵定子内表面。
步骤S4，淬火处理，将叶片泵定子从加热炉内取出并放入到淬火液中冷却至500-550℃后转至冷却油中冷却至200-300℃；之后将经过冷却油冷却后的叶片泵定子利用清洗剂进行清洗，以除去叶片泵定子上残留的冷却油，本实施例中，清洗剂是将无磷脱脂粉溶入到100℃的热水中形成的，且无磷脱脂粉与水的体积比为1:20-1:24，优选为1:22。
步骤S5，回火处理，待加热炉内的温度降低至400℃以下后将叶片泵定子重新装炉，之后进行升温；本实施例中，回火处理采用高温回火的方式，将淬火后的叶片泵定子回火至600-650℃，使得叶片泵定子经过淬火及高温回火后的调质处理，以提高叶片泵定子本身的强度及硬度。
步骤S6，渗碳，朝加热炉内的叶片泵定子内表面滴加甲醇、充入丙烷气体；且甲醇以8-10mL/min的量滴加，丙烷以3-5L/min的量充入，且先滴加甲醇后再充入丙烷。
步骤S7，真空冷却，将叶片泵定子从加热炉内取出并置于真空状态下自然冷却至室温。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种叶片泵定子内表面热处理工艺，其特征在于：包括：
步骤S1，装炉，将叶片泵定子装入加热炉内；
步骤S2，加热升温，加热炉在4-5h内升温至880-900℃并保温3-4h后，使叶片泵定子随炉冷却至450-500℃，再于4-5h内升温至910-920℃并保温2.5-3.5h；
步骤S3，离子氮化，先对加热炉内抽真空使得加热炉内的气压降低至15-16Pa，再以80-100 L/h的速度朝向加热炉内的叶片泵定子内表面充入氨气，并经过6-8h停止；
步骤S4，淬火处理，将叶片泵定子从加热炉内取出并放入到淬火液中冷却至500-550℃后转至冷却油中冷却至200-300℃；
步骤S5，回火处理，待加热炉内的温度降低至400℃以下后将叶片泵定子重新装炉，之后进行升温；
步骤S6，渗碳，朝加热炉内的叶片泵定子内表面滴加甲醇、充入丙烷气体；
步骤S7，真空冷却，将叶片泵定子从加热炉内取出并置于真空状态下自然冷却至室温；
所述步骤S6中，甲醇以8-10mL/min的量滴加，丙烷以3-5L/min的量充入，且先滴加甲醇后再充入丙烷。
2.根据权利要求1所述的一种叶片泵定子内表面热处理工艺，其特征在于：所述步骤S1中，叶片泵定子装炉时利用托架进行自下而上进行分层，上下相邻两个托架之间留有空隙，且每个托架上同一位置上的叶片泵定子的通孔相对。
3.根据权利要求1所述的一种叶片泵定子内表面热处理工艺，其特征在于：所述步骤S3中，在充入氨气时，先在0-1.5h的时间段内以100L/h的速度快速充入，之后在1.5h-3.5h的时间段内以90L/h的速度降低充入速度，最后在3.5-6.5h的时间段内以80L/h的速度缓慢充入，最后静置0.5h-1h。
4.根据权利要求3所述的一种叶片泵定子内表面热处理工艺，其特征在于：所述步骤S3中，氨气100L/h充入的持续时间为0.5h，并在炉温910-920℃保温结束后开始，氨气90L/h充入的持续时间为1h，并在100L/h充入停止1.5h后，氨气80L/h充入的持续时间为1.5h，并在90L/h充入停止2h后。
5.根据权利要求1所述的一种叶片泵定子内表面热处理工艺，其特征在于：所述步骤S3中，充入的氨气先经过碱石灰进行干燥。
6.根据权利要求1所述的一种叶片泵定子内表面热处理工艺，其特征在于：所述步骤S4中，经过冷却油冷却后的叶片泵定子需要经过清洗剂进行清洗，清洗剂是将无磷脱脂粉溶入到的水中形成的，且无磷脱脂粉与水的体积比为1:20-1:24。
7.根据权利要求6所述的一种叶片泵定子内表面热处理工艺，其特征在于：形成清洗剂的水为100℃的热水。
8.根据权利要求1所述的一种叶片泵定子内表面热处理工艺，其特征在于：所述步骤S5中，回火处理采用高温回火的方式，将淬火后的叶片泵定子回火至600-650℃。
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