直軸式(斜盤式)軸向柱塞泵的制造工藝
柱塞泵是依靠柱塞在專門的缸體中往復(fù)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)吸油或壓油的液壓泵,殼體只起包容、連接和支承各工作部件的作用,是一種殼體非承壓型液壓元件。柱塞泵有軸向柱塞式和徑向柱塞式兩大類,其結(jié)構(gòu)和工藝不盡相同。本節(jié)僅對軸向柱塞泵關(guān)鍵零件的材料及工藝作一簡介。
(1)技術(shù)要求如圖K所示,直軸式軸向柱塞泵由傳動軸1、斜盤2、滑履3、柱塞4、缸體5、配流盤6、回程盤8等關(guān)鍵零件組成。直軸式軸向柱塞泵可長期在高壓、高速、高溫等苛刻條件下工作,并具有很高的容積效率和總效率,所以要求柱塞泵殼體內(nèi)所有運(yùn)轉(zhuǎn)的零件除應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度外還要有很高的尺寸精度和形位精度。為此要合理選擇泵的關(guān)鍵零件的材質(zhì)、熱處理方式,并提高加工質(zhì)量,其中尤以選用合理摩擦副材料最為重要。
(2)常用材料及工藝要求不同生產(chǎn)廠家、不同規(guī)格的產(chǎn)品,其選材和加工工藝不盡相同,隨著表面處理技術(shù)的不斷完善和發(fā)展,液壓泵的用材出現(xiàn)多元化的趨勢。各種傳統(tǒng)熱處理技術(shù)與現(xiàn)代表面處理技術(shù)的組合,包括對傳統(tǒng)金屬材料進(jìn)行離子注入、熱噴涂、激光熔敷、電化學(xué)鍍、物理化學(xué)氣相沉積等,日益顯現(xiàn)出巨大的技術(shù)優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。另外,其他新型工程材料如工程復(fù)合材料和陶瓷材料的應(yīng)用,為泵的選材和制造提供了更多、更廣泛的途徑。
①柱塞與缸體
a.材料及熱處理 柱塞與缸體的材料選配有兩種方案;其一是硬柱塞軟缸體;其二則是軟柱塞硬缸體。在高壓大流量柱塞泵中多采用第一種方案。
硬的柱塞材料通常為18CrMnTiA、20Cr、12CrNi、40Cr、GCr15、CrMn、9SiCr、
T7A、T8A及氮化鋼38CrMoAlA等。前三種表面滲碳深度要達(dá)0.8~1.2mm,淬火硬度必須達(dá)到56~63HRC,其他鋼種熱處理硬度也要達(dá)到60HRC左右。CrMn和9SiCr工具鋼具有熱處理變形小、金相組織穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。GCr15熱處理后對應(yīng)力集中敏感,曾發(fā)生過柱塞折斷的現(xiàn)象,盡量少用?;蛘咴谏鲜霾牧系谋砻鎳娡炕蛉鄯蟾鞣N陶瓷層,如ZrO2、Al2O3、Cr2O3及其他陶瓷粉末。
缸體的材料通常為ZQSn10-1或ZQAlFe9-4,此外也可用耐磨鑄鐵或球墨鑄鐵等。為了節(jié)省銅,常用20Cr、12CrNi3A或GCr15作基體而在柱塞孔處鑲嵌銅套,或者采用PEEK、Torlon、POM等工程塑料做成缸套結(jié)構(gòu),即“組合式缸體”。
若缸體采用硬的合金鋼(硬度達(dá)60~62HRC),則柱塞常用鈹青銅或QSn10-2-3錫鉛鎳青銅制造。
b.工藝要求 柱塞與缸體孔的配合間隙,以漏損和摩擦損失的總和最小為宜,在轉(zhuǎn)速n<1500r/min,壓力p>20MPa時(shí),一般取為0.01~0.015mm,轉(zhuǎn)速提高或壓力降低至10MPa以下,則可酌情稍許加大。
柱塞插入部分開設(shè)均壓環(huán)槽時(shí),槽的尺寸為;深0.3~0.5mm,寬0.3~0.7mm,間距3~10mm。槽要保持銳邊,以免攜帶污物,并有利于消除污物、顆粒。
柱塞滲碳淬火后要磨光,表面粗糙度為0.4~0.1μm,圓度、錐度允差小于徑向間隙(0.002~0.005mm)的1/4。
孔的表面粗糙度一般為0.8~0.4μm,圓度、錐度允差與柱塞相同。
②滑履常用材料為耐磨的銅合金;壓在斜盤上的一端的支承平面上制有幾條同心環(huán)槽,有時(shí)還鍍有銀、銦等金屬減摩層,靠由柱塞中心孑L引入的壓力油在斜盤工作面上形成靜壓推力軸承;另一端則采用滾壓包球工藝與柱塞頭部實(shí)現(xiàn)鉸接。
③斜盤與壓盤(回程盤) 斜盤的工作表面必須平整、光滑、耐磨并具有足夠的抗壓強(qiáng)度,為此,斜盤多用GCr15,淬火后硬度為58~62HRC,其支承軸瓦通常用ZQAl9-4。
回程盤一般多用18CrMnTi,滲碳淬火后硬度為60~65HRC。為了避免回程盤孔割削滑靴,應(yīng)將孔邊倒圓R0.2mm左右,分度誤差要小于20′。
④配流盤材料要與缸體對應(yīng)選取,常用的材料配對見下表,其中以ZQSn10-1與Cr12MoV有最好的抗咬合能力。
下缸體與配流盤的常用材料配對
缸體配流表面 |
配流盤表面 |
ZQSn10-1
ZQSn10-2-3
ZQSn11-4-3
ZQAl9-4
錫鉛青銅
銻青銅
球磨鑄鐵
鑄鐵
鋼
CuFe粉末冶金
陶瓷涂層
工程塑料
氮化鋼
氮化鋼 |
Cr12MoV、20Cr
12Cr
CrWMn
18CrMnTi、GCr15、20Cr、Cr2Mo
氮化鋼、工程塑料
氮化剛、CrWMn、工程塑料
Cr12MoV
氮化鋼
石墨
鑄鐵
工程塑料、陶瓷涂層
陶瓷涂層
合金鋼、工程塑料
氮化鋼、工程塑料 |
配流盤淬火(或氮化鋼氮化)以后,為了穩(wěn)定金相組織還通常進(jìn)行冷處理和時(shí)效處理。
青銅的缸體表面有時(shí)要鍍一層鉛或鉛和銦,以改善其跑合性和耐腐蝕性。
有的廠家在配流盤或缸體表面噴涂、燒結(jié)尼龍或PEEK等工程塑料,而其對偶面則盡量提高硬度(50HRC或更高),或者采用陶瓷涂層。
配流盤表面粗糙度為0.4~0.1μm,配流盤表面平面度公差約0.005mm,且只允許內(nèi)凹,不允許外凸。