核潜艇舵装置伺服变量泵的活塞及其制备方法与流程

本发明涉及变量泵零部件技术领域，尤其涉及核潜艇舵装置伺服变量泵的活塞及其制备方法。

背景技术：

变量泵的活塞就是在变量泵壳体中做往复运动的机件，广泛用于冶金、矿山、工程机械、船舶、民航地面设备等液压传动领域，为了提高动力传动效率，对活塞与缸体之间的密封性有一定的严格要求。

在传统设备中，核潜艇舵装置伺服变量泵中的活塞与变量机构壳体的配合间隙为0.05mm，通过设置有格莱圈，来提高密封性能，使用一段时间后，密封效果下降，出现泄漏，电液伺服阀不断的修正误差，导致出现零漂现象。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

技术实现要素：

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供核潜艇舵装置伺服变量泵的活塞及其制备方法，该活塞可以减小活塞与变量机构壳体的配合间隙，提高密封性能，延长使用寿命。

为了实现上述目的，本发明提供核潜艇舵装置伺服变量泵的活塞，所述活塞与变量机构壳体配合运动；所述活塞为一圆柱体结构，所述圆柱体表面开有一径向凹槽，所述径向凹槽两侧面开有对称的垂直圆形通孔，还包括环形凹槽；

所述环形凹槽共有8条，分两组对称环设于所述活塞端部；

所述活塞与所述变量机构壳体的配合间隙为0.003～0.005mm。

根据本发明的核潜艇舵装置伺服变量泵的活塞，所述环形凹槽的宽度相等；所述环形凹槽的深度相等；所述活塞同一端部的环形凹槽间距相同。

根据本发明的核潜艇舵装置伺服变量泵的活塞，所述环形凹槽的底面为弧形。

根据本发明的核潜艇舵装置伺服变量泵的活塞，所述环形凹槽区域设有一激光熔覆层，所述激光熔覆层为铬镍合金。

本发明还提供了上述活塞的制备方法，该制备方法使活塞满足硬度、耐磨、耐高温、耐腐蚀等要求，包括如下步骤：

A、对原材料进行粗加工，单边预留1mm的精加工余量；

B、将步骤A中得到的原材料进行调质处理，处理后硬度为HB220～HB240；

C、将步骤B中得到的原材料按激光熔覆前的图纸进行粗加工，预留出激光熔覆厚度；

D、将步骤C中得到的原材料进行激光熔覆处理，在所述环形凹槽所在区域设置激光熔覆层；

E、将步骤D中得到的原材料在所述环形凹槽所在区域进行粗切削，预留0.2mm的磨量，得到所述环形凹槽的雏形；

F、将步骤E中得到的原材料进行热处理，处理后硬度为HRC46～48；

G、将步骤F中得到原材料磨外圆，得到活塞成品。

根据本发明的活塞的制备方法，所述激光熔覆层为铬镍合金。

本发明通过加大活塞直径，使活塞与变量机构壳体的间隙缩小为0.003～0.005mm，提高了活塞的密封性能；同时，在活塞的两端各设有4条环形凹槽，用以满足活塞直径加大后的排油需求；另外8条环形凹槽的深度和宽度均相等，使环形凹槽所受压力相等，增加使用寿命；环形凹槽的底面设置为弧形，便于清理、养护。另外本发明还提供了活塞的制备方法，原材料经粗加工、调质处理、再次粗加工、激光熔覆处理、粗切削、热处理和磨外圆得到活塞成品，活塞成品的硬度保持在HRC46～48之间，为了延长使用寿命，激光熔覆材料选用铬镍合金。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的工作过程示意图；

图3是环形凹槽截面图；

图4是原有活塞的结构示意图；

图5是活塞制备方法流程图；

在图中，1-环形凹槽，2-径向凹槽，3-垂直圆形通孔，4-格莱圈，5-变量机构壳体。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1、2，本发明提供了核潜艇舵装置伺服变量泵的活塞，该活塞与变量机构壳体5配合运动。该活塞整体为一个圆柱体结构，在圆柱体的表面开设有一条径向凹槽2，而在径向凹槽2的两侧面上开设有对称的垂直圆形通孔3。

为了提高活塞与变量机构壳体5的密封性能，本发明加大了活塞的直径，而原有的变量机构壳体5不变，这样活塞与变量机构壳体5的配合间隙就缩小为0.003～0.005mm。

在活塞与变量机构壳体5配合运动的过程中，油量是恒定的，但由于配合间隙变小，使活塞的往复运动不够顺畅，为了解决这一问题，经过精确计算，本发明在活塞的两端分别设置有四个环形凹槽1来保证活塞往复运动的顺畅性。

基于上述描述，本发明在进行4Mpa密封性试验时，泄油量≤1ml/min，完全满足使用要求。

需要说明的是，为了使本发明更加优化，在设置环形凹槽1时，使其宽度与深度均相等，在活塞运动过程中，所受压力均等，从而延长活塞的使用寿命；另参见图3，为了方便环形凹槽1的清理、养护，本发明将环形凹槽1的底面设为弧形。

参见图4，与本发明相比，原有活塞结构的不同之处在于：活塞与变量机构壳体5的配合间隙为0.05mm，间隙较大，由格莱圈4实现活塞与变量机构壳体5的密封，使用一段时间后，密封效果就会下降，出现泄漏，同时电液伺服阀不断的修正错误，导致出现零漂现象。

参见图5，本发明还提供了上述活塞的制备方法，该方法主要用于对上述活塞的制备、加工，包括以下步骤：

步骤一、对原材料进行粗加工，单边预留1mm的精加工余量。

本步骤的目的是使不同大小的原材料经粗加工后，满足后续工序的调质效果。

步骤二、将步骤一中得到的原材料进行调质处理，处理后硬度为HB220～HB240。

将原材料进行调质处理，使原材料的晶粒细化，改善其力学性能，为下一步工序做好准备。

步骤三、将步骤二中得到的原材料按激光熔覆前的图纸进行粗加工，预留出激光熔覆厚度。

对环形凹槽1所在区域进行切削，使其直径小于成品直径1mm，方便后续步骤处理。

步骤四、将步骤三中得到的原材料进行激光熔覆处理，在环形凹槽1所在区域设置激光熔覆层。

该步骤就是将步骤三中切削后的环形凹槽1所在区域进行激光熔覆处理，需要说明的是激光熔覆层的材料为铬镍合金，其具有耐磨、耐高温和耐腐蚀的特性，可以增加活塞的使用寿命；环形凹槽1所在区域经激光熔覆处理后，与步骤三中得到的原材料的外表面齐平。

步骤五、将步骤四中得到的原材料在环形凹槽1所在区域进行粗切削，预留0.2mm的磨量，得到环形凹槽1的雏形。

步骤六、将步骤五中得到的原材料进行热处理，处理后硬度为HRC46～48。

对步骤五中得到的原材料进行热处理，能够使其性能、组织更加优化，达到活塞成品对硬度的要求。

步骤七、将步骤六中得到原材料磨外圆，得到活塞成品。

由于活塞对光滑度的要求较高，本步骤通过磨外圆，使其光滑度达到成品要求，提高与活塞缸体的密封性能。

综合上述描述可以看出，与现有技术相比，本发明通过加大活塞直径，使活塞与变量机构壳体的间隙缩小为0.003～0.005mm，提高了活塞的密封性能；同时，在活塞的两端各设有4条环形凹槽，用以满足活塞直径加大后的排油需求；另外8条环形凹槽的深度和宽度均相等，使环形凹槽所受压力相等，增加使用寿命；环形凹槽的底面设置为弧形，便于清理、养护。另外本发明还提供了活塞的制备方法，原材料经粗加工、调质处理、再次粗加工、激光熔覆处理、粗切削、热处理和磨外圆得到活塞成品，活塞成品的硬度保持在HRC46～48之间，为了延长使用寿命，激光熔覆材料选用铬镍合金。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。