一种柱塞泵用传动轴的热处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种柱塞泵用传动轴的热处理工艺，其特征在于，具体步骤为：选用牌号为20CrMnTi的材料粗加工柱塞泵用传动轴工件，进行升温、保温、强渗、扩散、降温、保温、淬火和回火，精加工得到柱塞泵用传动轴。与现有技术相比，本发明加强了传动轴齿轮的承载冲击载荷的能力、缩短了热处理时间，并能达到设计所需的表面、心部硬度及硬化层深度要求。从材料和热处理成本上比较，都比现有工艺性价比高，从而有效地提高了生产效率，降低了生产成本。
【专利说明】一种柱塞泵用传动轴的热处理工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种柱塞泵用传动轴的热处理工艺，属于工程材料【技术领域】。
【背景技术】
[0002]柱塞泵是液压系统中的重要零件，作用是为整机系统提供液压能，其重要性相当于人体中的心脏，必须时刻正确、有效、可靠地工作，这也使柱塞泵的设计难度增大。其中传动轴通过花键连接套与发动机相连接带动缸体转动，使柱塞在缸体腔中往复运动实现从油箱中吸油并通过配流盘压出高压油的过程，从而将机械能转化为液压能。在此过程中传动轴的作用居功至伟，但也受到缸体对它产生的弯曲力及发动机对其产生的扭力。因此传动轴材料的选型和热处理后的性能要求如下:
[0003]①表面硬度高，以保证优异的耐磨性和接触疲劳抗力，同时具有适当的塑性和韧性。
[0004]②心部具有高的韧性和足够高的强度。心部韧性不足时，在冲击载荷或过载作用下容易断裂；强度不足则传动轴易变形。
[0005]目前高吨位柱塞泵上使用的传动轴多采用31CrMoV9进行氮化使用，其优点是在调质及氮化后能获得较好的 综合力学性能，渗氮层具有良好的耐磨性、抗疲劳强度，耐腐蚀性。同时，它也具有工艺复杂，热处理时间长、成本高，渗氮层薄而脆不能承受太大的接触应力和冲击载荷等缺点。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种新工艺来制作传动轴，通过特有热处理工艺，达到提高强度、硬度及耐磨性的要求，同时减少成本。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种柱塞泵用传动轴的热处理工艺，其特征在于，具体步骤为:
[0008]第一步:升温阶段:选用牌号为20CrMnTi的材料粗加工柱塞泵用传动轴工件，将其置于炉子内，充入氮气和甲醇，保证工件表面碳势为0.5~0.7%，在90min~120min内使温度达到900~950°C ；
[0009]第二步:强渗阶段:在第二步的基础上将碳势增加到1.05%，碳的分解率控制在83%，保温 IOOmin ；
[0010]第三步:扩散阶段:在第二步的基础上将碳势调节到0.9%，碳的分解率控制在95%，保温 IOOmin ；
[0011]第四步:降温阶段:在第四步的基础上将碳势调节到0.8%，在60~90min内使温度降至860°C ；
[0012]第五步:保温阶段:在第四步的基础上保温40~60min ；
[0013]第六步:淬火阶段:在第五步的基础上用油进行淬火，淬火温度控制在860°C，时间为35min ；[0014]第七步:回火阶段:在第六步的基础上进行回火，回火温度控制在180°C，时间为120~150min ;出炉，精加工得到柱塞泵用传动轴。
[0015]优选地，所述的第七步所得的柱塞泵用传动轴的表面硬度60~64HRC，渗碳层深
0.6~1.0mm,心部硬度38~45HRC。
[0016]优选地,所述的第一步中，每10根柱塞泵用传动轴工件充入0.6m3氮气和4L~6L甲醇。
[0017]与现有的柱塞泵用传动轴的性能相比，本发明改善了氮化齿轮齿根强度低、齿侧面承载能力较弱的缺陷，加强了传动轴齿轮的承载冲击载荷的能力、缩短了热处理时间，并能达到设计所需的表面、心部硬度及硬化层深度要求。从材料和热处理成本上比较，都比现有技术性价比高，故本发明所述方案能有效地提高生产效率，降低成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为实施例的柱塞泵用传动轴材料(20CrMnTi)的热处理工艺图；
[0019]图2为实施例与对比例提供的柱塞泵用传动轴材料的硬度梯度对比示意图；
[0020]图3为对比例的柱塞泵用传动轴材料(3ICrMoV9)的热处理工艺图；
[0021]图4为实施例所得的柱塞泵用传动轴的表面金相组织图；
[0022]图5为实施例所得的柱塞泵用传动轴的心部金相组织图。
[0023]图6为对比例所得的柱塞泵用传动轴的表面金相组织图；
[0024]图7为对比例所得的柱塞泵用传动轴的心部金相组织图。
【具体实施方式】
[0025]为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0026]实施例
[0027]如图1所示，本实施例的柱塞泵用传动轴的热处理工艺的具体步骤为:
[0028]第一步:升温阶段:选用牌号为20CrMnTi的材料粗加工柱塞泵用传动轴工件，将其置于炉子内，充入氮气和甲醇，每10根柱塞泵用传动轴工件充入0.6m3氮气和5L甲醇，保证工件表面碳势为0.6%，在90min内使温度达到910°C ;
[0029]第二步:强渗阶段，在第二步的基础上将碳势增加到1.05%，碳的分解率控制在83%，保温 IOOmin ；
[0030]第三步:扩散阶段，在第二步的基础上将碳势调节到0.9%，碳的分解率控制在95%，保温 IOOmin ；
[0031]第四步:降温阶段，在第四步的基础上将碳势调节到0.8%，在60min内使温度降至 860。。；
[0032]第五步:保温阶段，在第四步的基础上保温40min ；
[0033]第六步:淬火阶段，在第五步的基础上用油进行淬火，淬火温度控制在860°C，时间为35min ；
[0034]第七步:回火阶段，在第六步的基础上进行回火，回火温度控制在180°C，时间为120min ;出炉，精加工得到柱塞泵用传动轴。
[0035]所得的柱塞泵用传动轴渗碳淬火后的金相组织如下:[0036]表面组织:针状马氏体+少量残余奥氏体，如图4所示；
[0037]心部组织:低碳马氏体+少量贝氏体，如图5所示。
[0038]对比例
[0039]如图3所示，现有的为柱塞泵用传动轴的生产方法的具体步骤为:
[0040]第一步:选用牌号为31CrMoV9的材料粗加工柱塞泵用传动轴工件，将其置于容器内，将容器抽真空后，充入氮气；
[0041]第二步:加热至340°C，保温40min，加入0.2m3丙烷，氨气分解率为20% ；
[0042]第三步:加热至550°C，保温6h，加入1.2m3丙烷、42m3液氨、18m3液氮及3.611130)2混合，氨气分解率为60%，氨气流量为6m3/h ;再保温1.5h，氨气分解率70%，氨气流量为7m3/h ；
[0043]第四步:在80°C保温IOmin后，出炉，精加工得到柱塞泵用传动轴。
[0044]所得的柱塞泵用传动轴氮化后的金相组织如下:
[0045]表面组织为:白亮层+过渡层组织，如图6所示；
[0046]心部组织为:回火索氏体+贝氏体组织，如图7所示。
[0047]实施例与对比例的材料元素组分列表如下:
[0048]
【权利要求】
1.一种柱塞泵用传动轴的热处理工艺，其特征在于，具体步骤为: 第一步:升温阶段:选用牌号为20CrMnTi的材料粗加工柱塞泵用传动轴工件，将其置于炉子内，充入氮气和甲醇，保证工件表面碳势为0.5~0.7%，在90min~120min内使温度达到900~950 0C ； 第二步:强渗阶段:在第二步的基础上将碳势增加到1.05%，碳的分解率控制在83%，保温 100min ； 第三步:扩散阶段:在第二步的基础上将碳势调节到0.9%，碳的分解率控制在95%，保温 100min ； 第四步:降温阶段:在第四步的基础上将碳势调节到0.8%，在60~90min内使温度降至 860。。； 第五步:保温阶段:在第四步的基础上保温40~60min ； 第六步:淬火阶段:在第五步的基础上用油进行淬火，淬火温度控制在860°C，时间为35min ； 第七步:回火阶段:在第六步的基础上进行回火，回火温度控制在180°C，时间为120~150min ;出炉，精加工得到柱塞泵用传动轴。
2.如权利要求1所述的柱塞泵用传动轴的热处理工艺，其特征在于，所述的第八步所得的柱塞泵用传动轴的表面硬度60~64HRC，渗碳层深0.6~1.0mm，心部硬度38~45HRC。
3.如权利要求1所述的柱塞泵用传动轴的热处理工艺，其特征在于，所述的第一步中，每10根柱塞泵用传动轴工件 充入0.6m3氮气和4L~6L甲醇。
【文档编号】C23C8/22GK103589987SQ201310656262
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】赵宁, 苏斌, 张双红 申请人:龙工（上海）精工液压有限公司