一种用于柱塞泵的柱塞副的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种机械零件的制造方法，尤其设及一种用于柱塞累的柱塞副的制造 方法，属于柱塞累元器件技术领域。
【背景技术】
[0002] 柱塞累是液压系统的一个重要装置。它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作 容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。柱塞累具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量 调节方便等优点，被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机 械和船舶中。
[0003] 柱塞累是往复累的一种，属于体积累，其柱塞靠累轴的偏屯、转动驱动，往复运动， 其吸入和排出阀都是单向阀。当柱塞外拉时，工作室内压力降低，出口阀关闭，低于进口压 力时，进口阀打开，液体进入;柱塞内推时，工作室压力升高，进口阀关闭，高于出口压力时， 出口阀打开，液体排出。当传动轴带动缸体旋转时，斜盘将柱塞从缸体中拉出或推回，完成 吸排油过程。柱塞与缸孔组成的工作容腔中的油液通过配油盘分别与累的吸、排油腔相通。 变量机构用来改变斜盘的倾角，通过调节斜盘的倾角可改变累的排量。
[0004] 柱塞累是液压系统中的重要零件，作用是为系统提供液压能，其重要性相当于人 体中的屯、脏，必须时刻正确、有效、可靠地工作，运也使柱塞累的设计难度增大。
[0005] 其中，柱塞副（柱塞和缸体孔衬套)作为柱塞累的核屯、零件，要求柱塞副的柱塞能 承受高压、高溫和一定的冲击，柱塞具有高强度、高硬度、高耐磨性和一定的初性，而与之配 合的缸体孔衬套需要较高的耐磨性，同时，两者之间的摩擦力应尽可能的小，且保证长期工 作摩擦力不会产生太大变化。
[0006] 现有的柱塞累使用的柱塞多数采用31CrMoV9合金结构钢铸造而成。运种柱塞具有 较好的综合力学性能，但是，其光洁度、耐磨性、疲劳强度仍然有待于进一步的提高，尤其 是，柱塞做长期往复的运动工作，经常会出现表面磨损过于严重、摩擦力急剧增大的情况， 与之配合的缸体孔衬套也面临同样的磨损问题。
[0007] 因此，开发一种新的柱塞累的柱塞副的制造工艺，不但具有迫切的研究价值，也具 有良好的经济效益和工业应用潜力，运正是本发明得W完成的动力所在和基础所倚。
【发明内容】
[000引为了克服上述所指出的现有柱塞累柱塞的缺陷，本发明人对此进行了深入研究， 在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。
[0009] 具体而言，本发明所要解决的技术问题是:提供一种用于柱塞累的柱塞副的制造 方法，W解决目前柱塞累柱塞表层耐磨性差、疲劳强度和光洁度较低，缸体孔衬套磨损严重 的技术问题。
[0010] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是:提供了一种用于柱塞累的柱塞副的 制造方法，其中，所述柱塞副包括柱塞和与之相匹配的缸体孔衬套，所述柱塞与所述缸体孔 衬套配合间隙为0.006-0.008mm。
[0011] 所述柱塞和所述缸体孔衬套分别采用特定材料制造成型。
[0012] 其中，所述柱塞采用的特定材料W重量百分比为单位，含有C 0.21-0.31、Mn 0.61-0.71、Cr5.0-6.0、Nil.2-1.4、Mo0.2-0.3、V0.15-0.17、Ti0.10-0.20、Co0.21-0.31、B 0.05-0.07、P 0.02-0.04、S 0.02-0.04,余量为化W及不可避免的杂质；
[0013] 所述缸体孔衬套采用的特定材料W重量百分比为单位，含有C 0.25-0.35、Mn 0.71-0.80、Cr4.0-4.5、Nil.4-1.6、Mo0.2-0.3、V0.19-0.21、Ti0.20-0.30、Co0.21-0.31、P 0.01-0.03、S 0.01-0.02,余量为化W及不可避免的杂质；
[0014] 并且，两者的接触面上，所述柱塞等离子喷涂有第一陶瓷涂层，所述第一陶瓷涂层 含有13*1%的1'；[02，余量为41203;其中*1%是指重量％，下同。
[0015] 所述缸体孔衬套等离子喷涂有第二陶瓷涂层，所述第二陶瓷涂层含有5wt%的 NiCr、6.5wt % 的化2〇3，余量为 Al2〇3。
[0016] 所述制造方法包括如下步骤：
[0017] SI:柱塞制造
[0018] 81-1:按照铸钢正常的烙炼工艺，按照配方比例将含(：、111、化、化、1〇、￥、1'1、(：〇、口、5 的初料烙化，出炉后，利用LF精炼炉，在全过程通入氣气揽拌的情况下，喂入含B元素材料， 出炉后，进行炉精炼，并诱铸成柱塞初件；
[0019] S1-2:将柱塞初件表面进行渗氮处理，然后在其接触面上等离子喷涂第一陶瓷涂 层；
[0020] S2:缸体孔衬套制造
[0021] 按照铸钢正常的烙炼工艺，按照配方比例将含(：、111、灯、化、1〇、￥、1'1、(：〇、？、5的初 料烙化，出炉后，依序利用LF精炼炉、Wl炉精炼;诱铸成缸体孔衬套初件;将缸体孔衬套初件 表面渗氮处理;然后在其接触面上等离子喷涂第二陶瓷涂层；
[0022] S3:将Sl得到的柱塞和S2得到的缸体孔衬套进行配合安装，从而得到柱塞副。
[0023] 本领域技术人员可W按照实际的需要调整等离子喷涂工艺时的具体参数，且该喷 涂工艺都是现有技术中的常规手段，在此不做寶述。
[0024] 在本发明的所述用于柱塞累的柱塞副的制造方法中，作为一种优化的技术方案， 所述柱塞采用的特定材料W重量百分比为单位，含有C 0.25、Mn 0.65、化5.5、Ni 1.3、Mo 0.25、V 0.16、Ti 0.15、C〇 0.25、B 0.06、P 0.02、S 0.02,余量为化W及不可避免的杂质。
[0025] 在本发明的所述用于柱塞累的柱塞副的制造方法中，作为一种优化的技术方案， 所述缸体孔衬套采用的特定材料W重量百分比为单位，含有C 0.30、Mn 0.75、Cr 4.2、Ni 1.5、Mo 0.25、V 0.20、Ti 0.25、C〇 0.25、P 0.02、S 0.02,余量为化W及不可避免的杂质。
[0026] 在本发明的所述用于柱塞累的柱塞副的制造方法中，作为一种优化的技术方案， 所述柱塞喷涂的第一陶瓷涂层厚度为0.5-0.7mm。
[0027] 在本发明的所述用于柱塞累的柱塞副的制造方法中，作为一种优化的技术方案， 所述缸体孔衬套喷涂的第二陶瓷涂层厚度为0.6-0.8mm。
[0028] 在本发明的所述柱塞累的柱塞副的制造方法中，作为一种优化的技术方案，步骤 Sl-I中的所述含B元素材料为纳米级别的含B元素粉末，例如可为100-200纳米之间的含B元 素材料，可选择炼钢领域中的常用含B元素材料，并将其粉碎研磨至100-200纳米即可。
[0029] 在本发明的所述用于柱塞累的柱塞副的制造方法中，作为一种优化的技术方案， 步骤Sl(具体为步骤S1-2)和S2中的渗氮处理具体如下：
[0030] Al:将柱塞初件表面在500-520°C下保溫15小时，采用15-18%的氨分解率，从而完 成第一阶段；
[0031] A2:将氨分解率提高到30%，并在500-520°C下保溫时间30-40小时，完成第二阶 段；
[0032] A3:扩散阶段完成后，升高溫度至580-600°C，并在该溫度下进行第S阶段8-10小 时，并将氨分解率提高到75-85%，最优选为80%，从而完成渗氮处理。
[0033] 在本发明的所述用于柱塞累的柱塞副的制造方法中，步骤S1-S2中的LF精炼、畑精 炼工序和等离子喷涂等都是本领域中的常规技术知识，本领域技术人员均可W根据实际需 要具体的操作，在此不做寶述。
[0034] 如上所述，本发明提供了一种用于柱塞累的柱塞副的制造方法，所述方法通过柱 塞副的特定材料组合选择W及独特的制造方法，取得了诸多优异的技术效果，例如：
[0035] 1、本发明中，柱塞和缸体孔衬套的成分经过大量反复的实验得出，其中的组分相 互协同，能够起到提高主体配件疲劳强度的作用。例如，其中的Mn元素能够大大提高疲劳性 能，材料中含有Mn可W使得配件均匀变形，同时可W使得裂纹在整个晶粒内部形成，而非集 中于界面处；另一方面，含有Mn也是裂纹扩展的阻力，当裂纹尖端扩展至含Mn相时，裂纹会 发生偏转，增大裂纹扩张途径，从而提高材料的断裂初性和疲劳抗力。柱塞组分中加入B元 素可W提高泽透性，作用机理为:B在奥氏体境界偏聚，组分中C、P元素对B元素提高配件的 泽透性作用具有重要影响，利用多种元素的复合作用，显著提高并稳定配件的泽透性，运对 于配件后续的渗氮处理关联紧密，具有非常重要的意义。
[0036] 2、本发明中，在柱塞和缸体孔衬套的接触面上分别等离子喷涂有第一陶瓷涂层和 第二陶瓷涂层，第一陶瓷涂层和第二陶瓷涂层的成分为特定的，运也是发明人大量反复实 验确定的，由于第一陶瓷涂层和第二陶瓷涂层之间的磨损机理为微切削、疲劳磨损，因此发 明人充分考虑了两个陶瓷涂层的摩擦系数和疲劳寿命问题。而后期的实践结果也证明了， 运两种涂层在接触时能够保证磨损量和摩擦系数达到较低水平。
[0037] 3、本发明中，通过在柱塞和缸体孔衬套的制造方法中，采用独特的渗氮处理方法， 使得最终的柱塞副具有非常优异的耐磨性，具有更长