一种液压件伺服阀体材料配方及制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种液压件伺服阀体材料配方及制备工艺，其方法包括：1）采用电炉熔炼，按重量份在电炉内依次加入生铁15-25份，废钢加入40-60份，回炉料20-40份，进行熔化；2）熔化后再在电炉内加入Sn；3）继续再在电炉内加入铬铁；4）然后继续加入铜；5）然后分三次进行孕育处理；6）将液态铸铁倒入砂型铸造型腔内，形成液压件伺服阀体毛坯。本发明能防止粗大片状石墨的形成。预防麻点状小孔出现。改善铸铁的力学性能。
【专利说明】一种液压件伺服阀体材料配方及制备工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料配方及工艺，具体地说是一种液压件伺服阀体材料配方及制备工艺。
【背景技术】
[0002]伺服阀体系22吨液压系统中的重要控制元件，它是随着液压伺服系统应运而生的。伺服阀体是液压伺服控制系统中典型的转换、放大、控制元件，它把比较原件给出的偏差信号放大、转换(电-液转换)成液压信号(压力、流量)，并控制液压执行元件(液压缸、液压马达等)的动作。随着科技的发展，对伺服阀体的要求也越来越高，特别是极限高低温、震动、冲击等恶劣环境下油压渗漏的要求。因此对伺服阀体组织致密性、石墨形态以及抗高压有了更高的要求。
[0003]伺服阀体加工表面麻点、渗漏的原因分析:
[0004]取加工后表面存在麻点缺陷的铸件进行解剖取样(材质HT250)，检测化学成分C3.3% Si2.0% Mn0.75% S0.12% Cu0.5% Cr0.3%，试样观察其宏观形貌表面有大小不等的麻点。
[0005]试样金相观察，这种缺陷是尺寸小于0.3mm形态各异的小孔，且缺陷多发生在石墨密集分布的区域和石墨包裹区域。
[0006]麻点小孔的形成，形态各异的麻点小孔，是因灰铸铁在凝固和继续冷却过程中，情况复杂，有很大的 随机性，石墨形状和分布也不尽相同。当石墨与所包围的金属呈封闭或半封闭状态时，在切削加工(车、铣、口、磨)过程中，石墨及其所包围的金属容易剥落，形成相应的小孔。
[0007]麻点小孔缺陷原因分析，这种缺陷产生的原因包括内因和外因两方面。内因主要是C和Si量偏高和铸件冷却速度过慢；外因主要是切削用量偏大、刀具磨损及机床振动等因素。
[0008]C和Si量偏闻，会导致石墨粗大，容易造成这种缺陷。
[0009]铸件冷却速度过慢，一般来说，铸件冷却速度趋缓慢，就越有利于按照Fe-G稳定系状态图进行结晶与转变，充分进行石墨化，易形成粗大石墨，易造成这种麻点缺陷。
[0010]切削用量包括切削速度、进刀量、切削深度三要素。这三要素关系到切削过程中切削力的大小。切削速度高、进刀量大、切削深度深，都会切削力加大，容易使石墨及其所包围的金属剥落。灰铸铁的切屑属粒状切屑和崩碎切屑，当切削用量超出正常规范时，冲击力加大，并伴有振动现象，易形成崩碎切屑，更易出现麻点，甚至连片状石墨边界都可能崩落。
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于提供一种液压件伺服阀体材料配方及制备工艺，防止粗大片状石墨的形成。预防麻点状小孔出现。改善铸铁的力学性能。
[0012]为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种液压件伺服阀体材料配方，包括以下质量百分比的元素:
[0013]C 为 2.8-3.1 %，Si 为 1.5-1.8 %，Mn 为 0.7-0.8 %，S 为 0.09-0.15 %，Cu 为
0.45-0.55%，Cr 为 0.25-0.35%，Sn 为 0.025-0.035%，其余为铁。
[0014]为了达成上述另一目的，本发明采用了如下技术方案，一种液压件伺服阀体的制备工艺，其步骤包括:
[0015]I)采用电炉熔炼，按重量份在电炉内依次加入生铁15-25份，废钢加入40-60份，回炉料20-40份，进行熔化；使C含量保证在2.8-3.1%, Si含量保证在1.5-1.8% ；
[0016]2)熔化后再在电炉内加入0.025-0.035份的Sn ；
[0017]3)继续再在电炉内加入20-30份铬铁，其中铬含量占铬铁总量的0.25% -0.35%； [0018]4)然后继续加入0.45-0.55份铜；
[0019]5)然后分三次进行孕育处理，第一次出铁时，铁水包内加入0.3份的硅钡孕育剂，第二次倒包时加入0.2份的硅钡孕育剂，第三次使用硅锶孕育剂0.1份随流孕育，随后得到合格的液态铸铁；
[0020]6)将液态铸铁倒入砂型铸造型腔内，将液压件伺服阀体上所有需要加工的孔处采用铸造型腔内家侧芯的方式浇注成铸造孔；浇注完成冷却后破型而出液压件伺服阀体毛坯。
[0021]在型腔内铸造成型的毛胚件，然后进行切削工序，在切削时，为减少或消除麻点状小孔，粗加工、半精加工的切削用量大一点，但精加工最后一刀必须谨慎，切削用量要小，进刀量控制在0.3-0.5mm，刀具状态要好，通过精加工把半精加工产生的微观不平度和麻点去除，并尽可能少地产生新的小孔。
[0022]相较于现有技术，本发明具有以下有益效果:
[0023]降低C和Si量的目的是为了细化石墨，防止麻点小孔的出现。
[0024]增加合金元素锡Sn，锡是促进和稳定珠光体的元素，向铁水中加入锡，可以提高铸铁组织中的珠光体含量并细化组织。铁水中的锡，可以增加片状石墨的弯曲程度，促进形成蛛网状石墨，防止粗大片状石墨的形成。
[0025]加快铸件冷却，将内浇口位置由厚大部位移到薄处，防止铁水冷却时，厚大部位铁水过热，造成石墨粗大。铸件底部、侧面设置外冷铁，用冷铁强化冷却，可有效地细化共晶团和石墨，使组织更加致密，预防麻点状小孔出现。
[0026]加强孕育处理，在液态铸铁中加入孕育剂，可以形成大量亚显微核心，促使共晶团在液相中生成。接近共晶凝固温度时，生核处首先形成细小的石墨片，并由此成长为共晶团。每一个共晶团的形成，都会向周围的液相释放少量的热，形成的共晶团越多，铸铁的凝固速率就越低。凝固速率的降低，就有助于按铁一石墨稳定系统凝固，而且能使铸铁中石墨的形态主要是细小而且均匀分布的A型石墨，从而改善铸铁的力学性能。
[0027]增加侧芯，将原加工孔改为铸造孔，减小热结，防止铸件热节过大，冷却缓慢引起石墨粗大，造成麻点缺陷。
[0028]合理的切削加工工艺，切削用量包括切削速度、进刀量、切削深度三要素。这三要素关系到切削过程中切削力的大小。切削速度高、进刀量大、切削深度深，都会使切削力加大，容易使石墨及其所包围的金属剥落。
[0029]灰铸铁的切屑属粒状切屑和崩碎切屑，当切削用量超出正常规范时，冲击力加大，易形成崩碎切屑，更易出现麻点，甚至连片状石墨边界都可能崩落。为减少或消除麻点状小孔，粗加工、半精加工的切削用量可以大一点，但精加工最后一刀必须谨慎，切削用量要小，刀具状态要好，通过精加工把半精加工产生的微观不平度和麻点去除，并尽可能少地产生新的小孔。
【具体实施方式】
[0030]实施例1:
[0031]一种液压件伺服阀体的制备工艺，其步骤包括:
[0032]I)采用电炉熔炼，按重量份在电炉内依次加入生铁15份，废钢加入40份，回炉料20份，进行熔化；使C含量保证在2.8%，Si含量保证在1.5% ;
[0033]2)熔化后达到1400_1450°C再在电炉内加入0.035份的Sn ；
[0034]3)继续再在电炉内加入20份铬铁，其中铬含量占铬铁总量的0.25% ；
[0035]4)然后继续加入0.55份铜；即电解铜。
[0036]5)然后分 三次进行孕育处理，第一次出铁时，铁水包内加入0.3份的硅钡孕育剂，第二次倒包时加入0.2份的硅钡孕育剂，第三次使用硅锶孕育剂0.1份随流孕育，随后得到合格的液态铸铁；
[0037]6)将液态铸铁倒入砂型铸造型腔内，将液压件伺服阀体上所有需要加工的孔处采用铸造型腔内家侧芯的方式浇注成铸造孔；浇注完成冷却后破型而出液压件伺服阀体毛坯。
[0038]在型腔内铸造成型的毛胚件，然后进行切削工序，在切削时，为减少或消除麻点状小孔，粗加工、半精加工的切削用量大一点，但精加工最后一刀必须谨慎，切削用量要小(进刀量控制在0.3-0.5mm)，刀具状态要好，通过精加工把半精加工产生的微观不平度和麻点去除，并尽可能少地产生新的小孔。
[0039]最终获得的阀体含有以下元素C为2.8%,Si为1.5%，Mn为0.7%，S为0.09%，Cu 为 0.45%, Cr 为 0.25%, Sn 为 0.025%，其余为铁。
[0040]实施例2:
[0041]一种液压件伺服阀体的制备工艺，其步骤包括:
[0042]I)采用电炉熔炼，按重量份在电炉内依次加入生铁25份，废钢加入60份，回炉料40份，进行熔化；使C含量保证在3.1 %，Si含量保证在1.8%;
[0043]2)熔化后达到1400_1450°C再在电炉内加入0.025份的Sn ；
[0044]3)继续再在电炉内加入30份铬铁，其中铬含量占铬铁总量的0.35% ；
[0045]4)然后继续加入0.45份铜；即电解铜；
[0046]5)然后分三次进行孕育处理，第一次出铁时，铁水包内加入0.3份的硅钡孕育剂，第二次倒包时加入0.2份的硅钡孕育剂，第三次使用硅锶孕育剂0.1份随流孕育，随后得到合格的液态铸铁；
[0047]6)将液态铸铁倒入砂型铸造型腔内，将液压件伺服阀体上所有需要加工的孔处采用铸造型腔内家侧芯的方式浇注成铸造孔；浇注完成冷却后破型而出液压件伺服阀体毛坯。
[0048]在型腔内铸造成型的毛胚件，然后进行切削工序，在切削时，为减少或消除麻点状小孔，粗加工、半精加工的切削用量大一点，但精加工最后一刀必须谨慎，切削用量要小(进刀量控制在0.3-0.5mm)，刀具状态要好，通过精加工把半精加工产生的微观不平度和麻点去除，并尽可能少地产生新的小孔。
[0049] 最终获得的阀体含有以下元素C为3.l%，Si为1.8%，Mn为0.8%，S为0.15%,Cu 为 0.55%, Cr 为 0.35%, Sn 为 0.035%，其余为铁。
[0050]以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。
【权利要求】
1.一种液压件伺服阀体材料配方，包括以下质量百分比的元素:
C 为 2.8-3.1 %，Si 为 1.5-1.8 %，Mn 为 0.7-0.8 %，S 为 0.09-0.15 %，Cu 为`0.45-0.55%，Cr 为 0.25-0.35%，Sn 为 0.025-0.035%，其余为铁。
2.一种液压件伺服阀体的制备工艺，其步骤包括: 1)采用电炉熔炼，按重量份在电炉内依次加入生铁15-25份，废钢加入40-60份，回炉料20-40份，进行熔化；使C含量保证在2.8-3.1%, Si含量保证在1.5-1.8% ； 2)熔化后再在电炉内加入0.025-0.035份的Sn ； 3)继续再在电炉内加入20-30份铬铁，其中铬含量占铬铁总量的0.25% -0.35% ； 4)然后继续加入0.45-0.55份铜； 5)然后分三次进行孕育处理，第一次出铁时，铁水包内加入0.3份的硅钡孕育剂，第二次倒包时加入0.2份的硅钡孕育剂，第三次使用硅锶孕育剂0.1份随流孕育，随后得到合格的液态铸铁； 6)将液态铸铁倒入砂 型铸造型腔内，将液压件伺服阀体上所有需要加工的孔处采用铸造型腔内家侧芯的方式浇注成铸造孔；浇注完成冷却后破型而出液压件伺服阀体毛坯。
3.根据权利要求2所述的一种液压件伺服阀体的制备工艺，其特征在于，在型腔内铸造成型的毛胚件，然后进行切削工序，在切削时，为减少或消除麻点状小孔，粗加工、半精加工的切削用量大一点，但精加工最后一刀必须谨慎，切削用量要小，进刀量控制在`0.3-0.5_，刀具状态要好，通过精加工把半精加工产生的微观不平度和麻点去除，并尽可能少地产生新的小孔。
【文档编号】C22C37/10GK103966499SQ201410221464
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】高公如, 钟默, 张为哲, 张学春, 李兵泽, 柏建雨, 朱海军, 刘璐 申请人:山东常林机械集团股份有限公司