CN115383406B - 一种不锈钢弹性涨圈的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种不锈钢弹性涨圈的制造方法，包括步骤：1）备料；2）粗车加工；外圆、内孔留余量，按多件加工切长短；3）热处理；4）半精车加工；外圆、内孔留精加工余量，按单件长度切长短并留精加工余量；5）切割开口f；6）将多个单件涨开并套在圆柱形的芯轴上，多个单件沿芯轴的长度方向并排设置；芯轴的两端连接压盖，通过螺栓穿过压盖与芯轴端面的内螺纹孔螺纹连接；旋进芯轴两端的螺栓，使两压盖相向靠拢并使多个单件在长度方向上相贴并被压紧；锻打单件外圆，使单件的内孔与芯轴贴合，开口宽度尺寸至f值的1.20‑1.25倍；7）单件和芯轴一并进行热处理；8）单件取下后精加工。本方法加工的弹性涨圈，尺寸一致性好，弹性力满足要求。

Description

一种不锈钢弹性涨圈的制造方法

技术领域

本发明属于金属零件的加工技术领域，具体涉及一种不锈钢弹性涨圈的制造方法。

背景技术

在往复泵的活塞部件上，需要使用到弹性涨圈。在完成装配的活塞部件100中，可参见附图1，弹性涨圈1位于套在活塞轴上的活塞环2与活塞轴之间，弹性涨圈1在内侧向外弹性支撑活塞环2，使用时，可提高活塞环2与液缸套内孔的贴合面积，减少泄漏量，可保证泵的流量、排出压力等性能满足要求。可参见附图2，为弹性涨圈1在装配结构中（限制状态、工作状态下）的设计图样，该零件长度10mm，主要结构特点是壁薄（壁厚2mm，外径115 mm），易变形，弹性力值不易保证。

为保证弹性涨圈1装配后具有弹性支撑（撑开）活塞环2的弹力，现行加工方式为按附图2所示的尺寸进行机加工，然后在自由状态下将开口尺寸f值撑开并保持，撑开f值的具体大小根据结构所需的弹力而定，然后进行热处理，热处理后校形。热处理后变形量大，校形不易，加工状态一致性差，是目前工艺的不足，也导致零件弹性力值不好保证。

目前也有一些公开的关于涨圈的制造工艺，比如CN102049666A公开的弹性封严涨圈制造方法，用于指导超大型涨圈的加工，不适于往复泵上类似中小型弹性涨圈的加工；CN102814623A公开了斜口弹性垫圈开口撑形工艺，通过高温下仅对斜口开槽处进行胀形，具体使用了撑口条和压紧夹具，由于零件的其余圆周处未受外力，拆除工装后，零件回弹回复，自然保证斜口处间隙尺寸和所需弹力，该弹性垫圈为涨开使用，使用时弹力为向内回弹，与往复泵上的弹性涨圈1在内侧向外弹性支撑活塞环2的弹力方向不同，也不能有效指导往复泵上的弹性涨圈1的制造。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种不锈钢弹性涨圈的制造方法，避免加工一致性差，弹性力值不易保证的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种不锈钢弹性涨圈的制造方法，包括如下工艺步骤：

1）准备材料；

2）粗车加工；外圆预留半精加工余量，内孔预留半精加工余量，按多件加工切长短；

3）热处理；

4）半精车加工；外圆预留精加工余量，内孔预留精加工余量，按单件长度切长短并在长度上预留精加工余量；

5）切割开口，开口宽度尺寸为f；

6）将多个单件涨开并套在圆柱形的芯轴上（沿轴向套入），多个单件沿芯轴的长度方向并排设置；

芯轴的两端连接压盖，通过螺栓穿过压盖，螺栓的杆部与芯轴端面的内螺纹孔螺纹连接；旋进芯轴两端的螺栓，使两压盖相向靠拢并通过压盖的边沿抵接最外侧的单件，使多个单件在长度方向上相贴并被压紧；

锻打单件外圆，使单件的内孔与芯轴贴合，开口宽度尺寸至f值的1.20-1.25倍；

7）芯轴和芯轴上压被压紧的多个单件一并进行去应力处理；

8）将单件从芯轴上取下后进行精加工，成型不锈钢弹性涨圈成品。

进一步完善上述技术方案，步骤1）中，材料选择14Cr17Ni2。

进一步地，步骤2）中，外圆预留半精加工余量3-4mm，内孔预留半精加工余量3-4mm；

步骤3）中，热处理采用淬火后低温回火的方式，处理后检测硬度应为38-43HRC；

步骤4）中，外圆预留精加工余量0.5-0.6mm，内孔预留精加工余量1-1.1mm，单件在长度上预留精加工余量0.4-0.6mm。

进一步地，步骤6）中，相邻单件的开口在周向上相互错开。

进一步地，步骤6）中，锻打单件外圆采用手动敲击，采用铜棒或铁棒在单件的外圆上沿周向敲击。

进一步地，步骤6）中，锻打单件外圆时长4-6min。

进一步地，步骤6）之后，步骤7）之前，还包括步骤6.1）检测；松开芯轴两端的螺栓，取下螺栓和压盖；目视检查单件的整个内孔应与芯轴紧紧贴合，无明显间隙；从芯轴上取下单件，检查开口宽度尺寸应为f值的1.20-1.25倍；不合格的重复步骤6），合格的按步骤6）装回芯轴并压紧后转入步骤7）进行热处理定性。

进一步地，步骤8）中，精加工包括磨两端面，完成成品的长度尺寸加工；精车外圆和内孔，完成成品的外圆和内孔尺寸加工。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明的制造方法，针对弹性涨圈这种薄壁零件、自由状态保证一定的开口、装配后还能保持足够向外弹力的情况，优选了兼具强度高和塑性好两大性能的材料14Cr17Ni2不锈钢，其也具备一定的抗腐蚀能力。粗加工后，对零件进行了合适的热处理，采用淬火+低温回火处理，保证硬度38～43HRC，使之具备高的强度及较佳的塑性，有效保证材料综合性能。

在后续加工步骤中，特别采用了锻打校圆的方式，通过芯轴保证将开口尺寸f值撑开至大上20-25%，通过锻打使零件充分冷失效变形，并带同芯轴一并进行去应力处理，成型的零件一致性好，弹性力值也得到有效保证。后续精加工余量小，不会破坏零件内部平衡，保障成型尺寸和弹力均达到要求。

附图说明

图1为背景技术提及的往复泵上活塞部件的结构示意图；

图2为背景技术提及的活塞部件中弹性涨圈的零件示意图；

图3为具体实施例的一种不锈钢弹性涨圈的制造方法中芯轴工装的使用示意图；

其中，活塞部件100，弹性涨圈1，活塞环2；单件11，开口111，芯轴3，压盖4，螺栓5。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

具体实施例的一种不锈钢弹性涨圈的制造方法，本方法制造的不锈钢弹性涨圈，可参见附图2，零件长度为10mm，外径φ115mm，壁厚2mm（内孔φ111mm）。

制造工艺步骤如下：

1）准备材料；

具体为14Cr17Ni2的棒料。

2）粗车加工；

外圆预留半精加工余量3mm，加工至φ118mm；

内孔预留半精加工余量3mm，加工至φ108mm；

按多件加工切长短；具体为按三件加工，考虑分件时切刀的宽度，按三件加工，切长度40mm。

3）热处理；

淬火+低温回火，处理后检测硬度应为38-43HRC。

4）半精车加工；

外圆预留精加工余量0.5-0.6mm，即加工至φ115.5-φ115.6mm；内孔预留精加工余量1-1.1mm，即加工至φ110-φ109.9mm；按单件长度切长短并在长度上预留精加工余量0.4-0.6mm，可以加工至10.5mm。

5）切割开口；

可以采用线切割，开口111的宽度尺寸为f，本实施例中f=12mm。

请参见附图3。

6）将多个单件11涨开并套在圆柱形的芯轴3上，套入时，先将螺栓5和压盖4取下，将单件11沿轴向套入芯轴3，多个单件11沿芯轴3的长度方向并排设置，相邻单件11的开口111在周向上相互错开，本实施例图示中并排套设了十二个单件11；

芯轴3的两端连接压盖4，通过螺栓5穿过压盖4，螺栓5的杆部与芯轴3端面的内螺纹孔螺纹连接；旋进芯轴3两端的螺栓5，使两压盖4相向靠拢并通过压盖4的边沿抵接最外侧的单件11，使多个单件11在长度方向上相贴并被压紧；压紧略带力即可，以便后续锻打可驱使单件变形；

锻打单件11的外圆，使单件11的内孔与芯轴3贴合，开口111的宽度尺寸至f值的1.20-1.25倍，即将开口尺寸撑开至14.4-15mm之间；可以理解的，要求单件的内孔与芯轴贴合，同时开口宽度撑开至f值的1.20-1.25倍，需要先计算确认芯轴的外径并制造芯轴，本实施例中，芯轴的外径加工尺寸为φ110.7-φ110.9 mm，单件内孔与芯轴贴合的同时，可满足开口撑开量要求。

其中，锻打单件外圆采用手动敲击，采用铜棒或铁棒在单件的外圆上沿周向均匀敲击，力度中偏小以避免敲击痕迹过深（一般3-4分力即可），受力应均匀，使零件充分变形和冷失效，锻打单件外圆时长4-6min。

6.1）检测；松开芯轴3两端的螺栓5，取下螺栓和压盖4；目视检查单件11的整个内孔应与芯轴3紧紧贴合，无明显间隙；从芯轴上取下单件，检查开口宽度尺寸在14.4-15mm之间；不合格的重复步骤6），合格的按步骤6）装回芯轴并压紧后转入步骤7）去应力。

7）芯轴3和芯轴3上压被压紧的多个单件11一并进行去应力处理（也称定性热处理，为现有手段，此处不再赘述详细参数）。

8）将单件11从芯轴3上取下后进行精加工；

磨床磨两端面，定长度10mm；

精车外圆和内孔，定外圆φ115mm，定内孔φ111mm；

钳工去毛刺，倒棱；

成型不锈钢弹性涨圈成品。

实施时，芯轴工装提前制备多套，以便切换使用。制造时，芯轴3两端可以适当倒角，以便压盖4扣合，压盖4为一端敞口的套筒状结构，通过敞口端的边沿抵接单件11，其内孔略大于芯轴3的外圆，且小于单件11的外圆，螺栓5穿过压盖4封闭端中部开设的通孔，芯轴3端面上的内螺纹孔也开设于中心位置，以使旋进螺栓5时，通过压盖4传递给单件11的力更均匀。

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，而不脱离本发明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 (8)

1.一种不锈钢弹性涨圈的制造方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：

1）准备材料；

2）粗车加工；外圆预留半精加工余量，内孔预留半精加工余量，按多件加工切长短；

3）热处理；

4）半精车加工；外圆预留精加工余量，内孔预留精加工余量，按单件长度切长短并在长度上预留精加工余量；

5）切割开口，开口宽度尺寸为f；

6）将多个单件涨开并套在圆柱形的芯轴上，多个单件沿芯轴的长度方向并排设置；

芯轴的两端连接压盖，通过螺栓穿过压盖，螺栓的杆部与芯轴端面的内螺纹孔螺纹连接；旋进芯轴两端的螺栓，使两压盖相向靠拢并通过压盖的边沿抵接最外侧的单件，使多个单件在长度方向上相贴并被压紧；

锻打单件外圆，使单件的内孔与芯轴贴合，开口宽度尺寸至f值的1.20-1.25倍；

7）芯轴和芯轴上压被压紧的多个单件一并进行去应力处理；

8）将单件从芯轴上取下后进行精加工。

2.根据权利要求1所述一种不锈钢弹性涨圈的制造方法，其特征在于：步骤6）中，锻打单件外圆采用手动敲击，采用铜棒或铁棒在单件的外圆上沿周向敲击。

3.根据权利要求2所述一种不锈钢弹性涨圈的制造方法，其特征在于：步骤6）中，锻打单件外圆时长4-6min。

4.根据权利要求2所述一种不锈钢弹性涨圈的制造方法，其特征在于：步骤6）中，相邻单件的开口在周向上相互错开。

5.根据权利要求2所述一种不锈钢弹性涨圈的制造方法，其特征在于：步骤6）之后，步骤7）之前，还包括步骤6.1）检测；松开芯轴两端的螺栓，取下螺栓和压盖；检查单件的内孔应与芯轴贴合；从芯轴上取下单件，检查开口宽度尺寸应为f值的1.20-1.25倍；不合格的重复步骤6），合格的按步骤6）装回芯轴并压紧后转入步骤7）。

6.根据权利要求1所述一种不锈钢弹性涨圈的制造方法，其特征在于：步骤1）中，材料选择14Cr17Ni2。

7.根据权利要求1-6任一项所述一种不锈钢弹性涨圈的制造方法，其特征在于：步骤2）中，外圆预留半精加工余量3-4mm，内孔预留半精加工余量3-4mm；

步骤3）中，热处理采用淬火后低温回火的方式，处理后检测硬度应为38-43HRC；

步骤4）中，外圆预留精加工余量0.5-0.6mm，内孔预留精加工余量1-1.1mm，单件在长度上预留精加工余量0.4-0.6mm。

8.根据权利要求7所述一种不锈钢弹性涨圈的制造方法，其特征在于：步骤8）中，精加工包括磨两端面，完成长度尺寸加工；精车外圆和内孔，完成外圆和内孔尺寸加工。