本發(fā)明涉及液壓控制元件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種液壓柱塞泵的柱塞的加工方法。

背景技術(shù)：

柱塞泵是液壓系統(tǒng)的一個重要裝置，它是依靠柱塞在缸體中作往復(fù)運動造成密封容積的變化來實現(xiàn)吸油與壓油。柱塞泵由其額定壓力高、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高和流量調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于石油、天然氣井場輸送系統(tǒng)。柱塞主要與銅滑靴配合在液壓柱塞泵一起工作。液壓柱塞泵廣泛應(yīng)用在液壓系統(tǒng)的控制和液壓系統(tǒng)的執(zhí)行等控制工程。主要裝機(jī)類型有汽車工程、航空工程、工程機(jī)械等行業(yè)。

目前同類的液壓柱塞泵的柱塞的主要生產(chǎn)方法是：s1.車加工；s2.滲碳淬火；s3.磨加工。通常的柱塞材料主要選擇20crmo合金鋼，常常會出現(xiàn)不耐磨、壽命短，有時候會出現(xiàn)卡滯的現(xiàn)象。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種液壓柱塞泵的柱塞的加工方法，使用31crmov9材料氮化處理替代原來的20crmo材料滲碳淬火處理，熱后磨加工由切入磨磨床成型替代原來的通過式貫穿磨床，使得產(chǎn)品表面硬度高更耐磨；外圓表面稍微凸起，兩端4-8mm處塌邊，工作時接觸面更少更圓滑，運行更平穩(wěn)，不會卡滯，確保加工產(chǎn)品滿足圖紙技術(shù)要求。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種液壓柱塞泵的柱塞的加工方法，將31crmov9材料進(jìn)行加工，包括以下步驟：

s1.車加工；

s2.氮化熱處理；

包括：

s201.來料檢驗；

s202.清洗；

s203.裝夾；

s204.預(yù)氧化；

s205.排氣；

s206.氮碳共滲；

s207.冷卻；

s208.出爐；

s3.切入磨加工。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述31crmov9材料由以下原料按重量百分比制備而成：c0.27-0.34％，si不高于0.4％，mn0.4-0.7％，p不高于0.025％，s0.02-0.035％，cr2.3-2.7％，mo0.15-0.25％，v0.1-0.2％，余量為鐵。

31crmov9和20crmo主要區(qū)別是金屬元素的含量百分比不一樣，20crmo屬于低碳合金鋼，適合滲碳淬火處理；另31crmov9里面還含有與氮親和力很強(qiáng)的元素釩(v)，屬于滲氮鋼，適合氮化處理。與滲碳淬火相比，氮化處理后不僅表面表面能獲得更高的硬度和疲勞強(qiáng)度，而且芯部也具有足夠強(qiáng)度和韌度。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s2中所述氮化熱處理使用的儀器為熱處理氮化爐。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s2中所述氮化熱處理的具體工序為：

s201.來料檢驗，確認(rèn)零件型號、數(shù)量與送貨單或流轉(zhuǎn)卡相符，無外觀缺陷；

s202.清洗，零件在水基清洗劑中浸泡2-3min，并上下晃動，然后在碳?xì)淝逑磩┲薪?-3min，并上下晃動，零件不要磕碰，最后用壓縮空氣吹干；

s203.裝夾，將零件按要求放置在工裝掛具上；

s204.預(yù)氧化，升溫到第一溫度保溫45±10min進(jìn)行預(yù)氧化；

s205.排氣，在第一溫度下通入1-1.5m3/h的氮氣進(jìn)行排氣，排氣時間在45±10min，繼續(xù)升溫，并持續(xù)通入1-1.5m3/h的氮氣；

s206.氮碳共滲，當(dāng)爐內(nèi)溫度升到第二溫度時，調(diào)整氮氣流量為3-4m3/h，保溫800±60min，調(diào)整氮氣流量為2-4m3/h，保持1800±60min；

s207.冷卻，滲氮結(jié)束后，停止加熱，關(guān)閉二氧化碳，將氮氣流量調(diào)小到0.5-1m3/h，同時啟動鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行降溫；

s208.出爐，當(dāng)爐內(nèi)溫度將至第三溫度以下，關(guān)閉氮氣，打開爐蓋，取出零件空冷至室溫，進(jìn)行檢測，不符合重復(fù)步驟s2。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述水基清洗劑由以下原料按重量份混合而成：十二烷基苯磺酸鈉10-20份、吐溫-805-10份、滲透劑jfc1-3份、偏鋁酸鈉1-5份和去離子水100-120份。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述碳?xì)淝逑磩┯梢韵略习粗亓糠莼旌隙桑菏兔?00-150份、正己烷20-50份、環(huán)己烷10-17份、乙酸2-4份。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一溫度為370±10℃；所述第二溫度為505±10℃；所述第三溫度為180℃。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述檢測標(biāo)準(zhǔn)為表面硬度不小于725hv10；硬化層深度不小于32mm。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s3中所述切入磨加工使用的儀器為切入磨磨床。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s3中所述切入磨加工采用切入磨和仿形板一次成型加工。

通過磨加工方法的改變，零件氮化處理和外圓切入磨；表面硬度可以達(dá)到更高，外圓兩端更圓滑的過度，使得加工完柱塞可以在柱塞泵工作時，更耐磨后壽命更長久，工作時接觸面更少更圓滑，運行更平穩(wěn)，不會卡滯。

本發(fā)明具有如下有益效果：本專利的氮化柱塞加工，選用特殊的材料為31crmov9的柱塞(結(jié)構(gòu)如圖1)，在車加工后通過熱處理氮碳共滲(氮化處理)再磨加工。

主要優(yōu)點是：

(1)熱處理氮化后表面硬度提高，表面更耐磨，使用壽命加長；

(2)外圓表面稍微凸起，兩端4-8mm處塌邊，工作時接觸面更少更圓滑，運行更平穩(wěn)，不會卡滯。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為31crmov9柱塞的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為氮化熱處理溫度-時間曲線圖。

具體實施方式

下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實施例1液壓柱塞泵的柱塞的加工方法

原料：31crmov9材料由以下原料按重量百分比制備而成：c0.27％，si0.2％，mn0.4％，p0.02％，s0.02％，cr2.3％，mo0.15％，v0.1％，余量為鐵。

s1.車加工；

s2.氮化熱處理，使用的儀器為熱處理氮化爐；

包括：

s201.來料檢驗，確認(rèn)零件型號、數(shù)量與送貨單或流轉(zhuǎn)卡相符，無外觀缺陷；

s202.清洗，零件在水基清洗劑中浸泡2min，并上下晃動，然后在碳?xì)淝逑磩┲薪?-3min，并上下晃動，零件不要磕碰，最后用壓縮空氣吹干；

水基清洗劑由以下原料按重量份混合而成：十二烷基苯磺酸鈉10份、吐溫-805份、滲透劑jfc1份、偏鋁酸鈉1份和去離子水100份；

碳?xì)淝逑磩┯梢韵略习粗亓糠莼旌隙桑菏兔?00份、正己烷20份、環(huán)己烷10份、乙酸2份；

s203.裝夾，將零件按要求放置在工裝掛具上；

s204.預(yù)氧化，升溫到370℃保溫45min進(jìn)行預(yù)氧化；

s205.排氣，在370℃通入1m3/h的氮氣進(jìn)行排氣，排氣時間在45±10min，繼續(xù)升溫，并持續(xù)通入1m3/h的氮氣；

s206.氮碳共滲，當(dāng)爐內(nèi)溫度升到505℃時，調(diào)整氮氣流量為3m3/h，保溫800min，調(diào)整氮氣流量為2m3/h，保持1800min；

s207.冷卻，滲氮結(jié)束后，停止加熱，關(guān)閉二氧化碳，將氮氣流量調(diào)小到0.5m3/h，同時啟動鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行降溫；

s208.出爐，當(dāng)爐內(nèi)溫度將至180℃以下，關(guān)閉氮氣，打開爐蓋，取出零件空冷至室溫，進(jìn)行檢測，不符合重復(fù)步驟s2；

檢測標(biāo)準(zhǔn)為表面硬度732hv10；硬化層深度33mm；

s3.切入磨加工，使用的儀器為切入磨磨床，采用切入磨和仿形板一次成型加工。

實施例2液壓柱塞泵的柱塞的加工方法

原料：31crmov9材料由以下原料按重量百分比制備而成：c0.34％，si0.1％，mn0.7％，p0.022％，s0.035％，cr2.7％，mo0.25％，v0.2％，余量為鐵。

s1.車加工；

s2.氮化熱處理，使用的儀器為熱處理氮化爐；

包括：

s201.來料檢驗，確認(rèn)零件型號、數(shù)量與送貨單或流轉(zhuǎn)卡相符，無外觀缺陷；

s202.清洗，零件在水基清洗劑中浸泡2-3min，并上下晃動，然后在碳?xì)淝逑磩┲薪?-3min，并上下晃動，零件不要磕碰，最后用壓縮空氣吹干；

水基清洗劑由以下原料按重量份混合而成：十二烷基苯磺酸鈉20份、吐溫-8010份、滲透劑jfc3份、偏鋁酸鈉5份和去離子水120份；

碳?xì)淝逑磩┯梢韵略习粗亓糠莼旌隙桑菏兔?50份、正己烷50份、環(huán)己烷17份、乙酸4份；

s203.裝夾，將零件按要求放置在工裝掛具上；

s204.預(yù)氧化，升溫到380℃保溫55min進(jìn)行預(yù)氧化；

s205.排氣，在380℃通入1.5m3/h的氮氣進(jìn)行排氣，排氣時間在55min，

繼續(xù)升溫，并持續(xù)通入1.5m3/h的氮氣；

s206.氮碳共滲，當(dāng)爐內(nèi)溫度升到515℃時，調(diào)整氮氣流量為4m3/h，保溫860min，調(diào)整氮氣流量為4m3/h，保持1860min；

s207.冷卻，滲氮結(jié)束后，停止加熱，關(guān)閉二氧化碳，將氮氣流量調(diào)小到1m3/h，同時啟動鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行降溫；

s208.出爐，當(dāng)爐內(nèi)溫度將至180℃以下，關(guān)閉氮氣，打開爐蓋，取出零件空冷至室溫，進(jìn)行檢測，不符合重復(fù)步驟s2；

s3.切入磨加工，使用的儀器為切入磨磨床，采用切入磨和仿形板一次成型加工。

實施例3液壓柱塞泵的柱塞的加工方法

原料：31crmov9材料由以下原料按重量百分比制備而成：c0.3％，si0.3％，mn0.6％，p0.024％，s0.03％，cr2.5％，mo0.2％，v0.15％，余量為鐵。

s1.車加工；

s2.氮化熱處理，使用的儀器為熱處理氮化爐；

包括：

s201.來料檢驗，確認(rèn)零件型號、數(shù)量與送貨單或流轉(zhuǎn)卡相符，無外觀缺陷；

s202.清洗，零件在水基清洗劑中浸泡2.5min，并上下晃動，然后在碳?xì)淝逑磩┲薪?.5min，并上下晃動，零件不要磕碰，最后用壓縮空氣吹干；

水基清洗劑由以下原料按重量份混合而成：十二烷基苯磺酸鈉15份、吐溫-807份、滲透劑jfc2份、偏鋁酸鈉3份和去離子水110份；

碳?xì)淝逑磩┯梢韵略习粗亓糠莼旌隙桑菏兔?25份、正己烷35份、環(huán)己烷14份、乙酸3份；

s203.裝夾，將零件按要求放置在工裝掛具上；

s204.預(yù)氧化，升溫到360℃保溫35min進(jìn)行預(yù)氧化；

s205.排氣，在360℃通入1.2m3/h的氮氣進(jìn)行排氣，排氣時間在35min，繼續(xù)升溫，并持續(xù)通入1.2m3/h的氮氣；

s206.氮碳共滲，當(dāng)爐內(nèi)溫度升到505±10℃時，調(diào)整氮氣流量為3.5m3/h，保溫740min，調(diào)整氮氣流量為3m3/h，保持1740min；

s207.冷卻，滲氮結(jié)束后，停止加熱，關(guān)閉二氧化碳，將氮氣流量調(diào)小到0.7m3/h，同時啟動鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行降溫；

s208.出爐，當(dāng)爐內(nèi)溫度將至180℃以下，關(guān)閉氮氣，打開爐蓋，取出零件空冷至室溫，進(jìn)行檢測，不符合重復(fù)步驟s2；

s3.切入磨加工，使用的儀器為切入磨磨床，采用切入磨和仿形板一次成型加工。

實施例4

與實施例3相比，水基清洗劑中未添加偏鋁酸鈉，由以下原料按重量份混合而成：十二烷基苯磺酸鈉15份、吐溫-807份、滲透劑jfc2份和去離子水110份，其他條件均不改變。

實施例5

與實施例3相比，碳?xì)淝逑磩┲形刺砑右宜幔梢韵略习粗亓糠莼旌隙桑菏兔?25份、正己烷35份、環(huán)己烷14份、乙酸3份，其他條件均不改變。

對比例1

材料為普通20crmo材料，熱處理工藝為滲碳淬火，磨加工采用通過式貫穿磨床進(jìn)行。

對比例2

與實施例3相比，原料中不含有v元素，31crmov9材料由以下原料按重量百分比制備而成：c0.3％，si0.3％，mn0.6％，p0.024％，s0.03％，cr2.5％，mo0.2％，余量為鐵。

測試?yán)?

將本發(fā)明實施例1-5和對比例1-2制得的液壓柱塞泵的柱塞進(jìn)行性能測試，結(jié)果見表1。

表1

20crmo屬于低碳合金鋼，適合滲碳淬火處理。31crmov9里面還含有與氮親和力很強(qiáng)的元素釩(v)，屬于滲氮鋼，適合氮化處理。與滲碳淬火相比，氮化處理后不僅表面表面能獲得更高的硬度和疲勞強(qiáng)度，而且芯部也具有足夠強(qiáng)度和韌度。

實施例4、實施例5中分別在水基清洗劑和碳?xì)淝逑磩┲袥]有添加偏鋁酸鈉或乙酸，制得的柱塞的表面硬度下降，可見，將柱塞模型浸泡在水基清洗劑中后，偏鋁酸鈉容易附著在表面，繼續(xù)在碳?xì)淝逑磩┲薪莺?，與酸接觸后能夠形成一層較硬的氧化鋁薄膜，從而一定程度上提高了柱塞的表面硬度，另一方面，起到了很好的緩釋效果，制得的柱塞不容易發(fā)生氧化而降低精度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利的氮化柱塞加工，選用特殊的材料為31crmov9的柱塞(結(jié)構(gòu)如圖1)，在車加工后通過熱處理氮碳共滲(氮化處理)再磨加工。

主要優(yōu)點是：

(1)熱處理氮化后表面硬度提高，表面更耐磨，使用壽命加長；

(2)外圓表面稍微凸起，兩端4-8mm處塌邊，工作時接觸面更少更圓滑，運行更平穩(wěn)，不會卡滯。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.一種液壓柱塞泵的柱塞的加工方法，其特征在于，將31crmov9材料進(jìn)行加工，包括以下步驟：

s1.車加工；

s2.氮化熱處理；

具體工序為：

s201.來料檢驗，確認(rèn)零件型號、數(shù)量與送貨單或流轉(zhuǎn)卡相符，無外觀缺陷；

s202.清洗，零件在水基清洗劑中浸泡2-3min，并上下晃動，然后在碳?xì)淝逑磩┲薪?-3min，并上下晃動，零件不要磕碰，最后用壓縮空氣吹干；

s203.裝夾，將零件按要求放置在工裝掛具上；

s204.預(yù)氧化，升溫到第一溫度保溫45±10min進(jìn)行預(yù)氧化；

s205.排氣，在第一溫度下通入1-1.5m3/h的氮氣進(jìn)行排氣，排氣時間在45±10min，繼續(xù)升溫，并持續(xù)通入1-1.5m3/h的氮氣；

s206.氮碳共滲，當(dāng)爐內(nèi)溫度升到第二溫度時，調(diào)整氮氣流量為3-4m3/h，保溫800±60min，調(diào)整氮氣流量為2-4m3/h，保持1800±60min；

s207.冷卻，滲氮結(jié)束后，停止加熱，關(guān)閉二氧化碳，將氮氣流量調(diào)小到0.5-1m3/h，同時啟動鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行降溫；

s208.出爐，當(dāng)爐內(nèi)溫度將至第三溫度以下，關(guān)閉氮氣，打開爐蓋，取出零件空冷至室溫，進(jìn)行檢測，不符合重復(fù)步驟s2；

s3.切入磨加工。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述液壓柱塞泵的柱塞的加工方法，其特征在于，所述31crmov9材料由以下原料按重量百分比制備而成：c0.27-0.34％，si不高于0.4％，mn0.4-0.7％，p不高于0.025％，s0.02-0.035％，cr2.3-2.7％，mo0.15-0.25％，v0.1-0.2％，余量為鐵。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述液壓柱塞泵的柱塞的加工方法，其特征在于，步驟s2中所述氮化熱處理使用的儀器為熱處理氮化爐。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述液壓柱塞泵的柱塞的加工方法，其特征在于，所述水基清洗劑由以下原料按重量份混合而成：十二烷基苯磺酸鈉10-20份、吐溫-805-10份、滲透劑jfc1-3份、偏鋁酸鈉1-5份和去離子水100-120份。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述液壓柱塞泵的柱塞的加工方法，其特征在于，所述碳?xì)淝逑磩┯梢韵略习粗亓糠莼旌隙桑菏兔?00-150份、正己烷20-50份、環(huán)己烷10-17份、乙酸2-4份。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述液壓柱塞泵的柱塞的加工方法，其特征在于，所述第一溫度為370±10℃；所述第二溫度為505±10℃；所述第三溫度為180℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述液壓柱塞泵的柱塞的加工方法，其特征在于，所述檢測標(biāo)準(zhǔn)為表面硬度不小于725hv10；硬化層深度不小于32mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述液壓柱塞泵的柱塞的加工方法，其特征在于，步驟s3中所述切入磨加工使用的儀器為切入磨磨床。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述液壓柱塞泵的柱塞的加工方法，其特征在于，步驟s3中所述切入磨加工采用切入磨和仿形板一次成型加工。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提出了一種液壓柱塞泵的柱塞的加工方法，將31CrMoV9材料進(jìn)行加工，包括以下步驟：S1.車加工；S2.氮化熱處理；包括：S201.來料檢驗；S202.清洗；S203.裝夾；S204.預(yù)氧化；S205.排氣；S206.氮碳共滲；S207.冷卻；S208.出爐；S3.切入磨加工。本發(fā)明使用31CrMoV9材料氮化處理替代原來的20CrMo材料滲碳淬火處理，熱后磨加工由切入磨磨床成型替代原來的通過式貫穿磨床，使得產(chǎn)品表面硬度高更耐磨；外圓表面稍微凸起，兩端4?8mm處塌邊，工作時接觸面更少更圓滑，運行更平穩(wěn)，不會卡滯，確保加工產(chǎn)品滿足圖紙技術(shù)要求。

技術(shù)研發(fā)人員：王偉;蔡中輝

受保護(hù)的技術(shù)使用者：無錫鷹貝精密液壓有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.12.29

技術(shù)公布日：2021.05.25