高压开关管阀制备方法及高压开关管阀的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高压开关管阀制备方法及高压开关管阀，属于热处理技术领域。
【背景技术】
[0002] 渗碳工艺是机械制造工业中广泛采用的化学热处理工艺，主要适用于承受磨损、 交变接触应力或弯曲应力及冲击载荷的设备零件，如齿轮、支架、活塞销等零件，尤其在车 辆、设备制造工业中应用较为普遍。渗碳工艺是指钢铁零件在渗碳介质中加热和保温，使碳 原子渗入零件表面，增加钢铁零件表层的含碳量，并获得一定碳浓度梯度的一种化学热处 理工艺。渗碳的目的是在低碳钢或低碳合金钢零件的表面得到高的含碳量，并经淬火、回火 后，使零件表面获得高的硬度和耐磨性，而零件的中心部位仍保持一定的强度及较高的塑 性和韧性。
[0003] 在高压开关制造领域，渗碳工艺也有一定的应用。管阀是高压开关液压机构上的 一个关键零件，高压开关管阀为管状结构，包括中间管段，中间管段一端连接有合闸段，另 一端连接有分闸段，合闸段的外管壁直径大于中间管段外管壁直径，分闸段的外管壁直径 小于中间管段管外壁直径。具体工作时，在高压油的作用下，管阀在阀体内沿轴线作往复冲 击运动。这就要求管阀具有一定的耐磨性，而且两端斜面阀口密封线处在强烈的冲击作用 下不得变形凹陷或掉渣开裂，必须具有足够的强度、硬度和抗疲劳强度，同时又要求管阀的 芯部应保持一定的强度和良好的韧性。
[0004] 在现有技术中，为了提高高压开关管阀的可靠性，一般对管阀进行渗碳、淬火、低 温回火处理。处理后的管阀渗碳表面硬度在55~60HRC之间，基体硬度在39~45HRC之 间。但是，这种渗碳热处理过的管阀应用在断路器上后，在运行期间很容易发生管阀变形、 开裂事故。其原因可能在于，该管阀是一种薄壁零件，最薄处仅厚2mm，经过上述热处理后， 虽然其表面和基体硬度较高，具有较高的强度，但由于管阀在工作中两端斜面密封线处所 承受的冲击负荷应力集中较大，分、合闸运行仅200余次就会出现阀口线凹陷变宽甚至局 部崩裂、变形而造成漏油现象。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种高压开关管阀制备方法，以解决现有技术中高压开关 管阀阀口密封线处容易凹陷、变形或局部崩裂的问题。本发明的目的还在于提供一种上述 方法处理过的高压开关管阀。
[0006] 为了实现以上目的，本发明的高压开关管阀制备方法的技术方案如下：
[0007] -种高压开关管阀制备方法，包括如下步骤：
[0008] 1)加工毛坯：下料后加工得高压开关管阀毛坯，所述高压开关管阀毛坯包括中间 管段及分别连接在所述中间管段两端的合闸段和分闸段，所述合闸段和分闸段的外管壁上 的工艺留量小于所述中间管段的外管壁上的工艺留量；
[0009] 2)渗碳：将步骤1)得到的高压开关管阀毛坯在910-930°C下进行渗碳并形成渗碳 层，冷却，得渗碳管阀工件；所述渗碳层的厚度大于所述合闸段和分闸段的外管壁上的工艺 留量，小于所述中间管段的外管壁上的工艺留量；
[0010] 3)加工成型：将步骤2)中得到的渗碳管阀工件进行加工成型得成型管阀工件，所 述加工成型包括车削中间管段外管壁上的工艺留量，使中间管段外管壁的剩余工艺留量与 分闸段和合闸段外管壁工艺留量相同；还包括加工内孔部位的步骤；
[0011] 4)淬火：将步骤3)中得到的成型管阀工件加热到840-860°C保温4-16min，在油 中冷却，得淬火管阀工件；
[0012] 5)回火：将步骤4)得到的淬火管阀工件在500-520°C回火60-90min，冷却，得回 火管阀工件；精磨，即得。
[0013] 本发明的高压开关管阀制备方法中，将管阀工件与外接部件接触较多的合闸段和 分闸段的外管壁部分（即阀口线部分）保持较小的工艺留量，在渗碳热处理后磨去该留磨 部分，仍能得到一定厚度的渗碳层，提高了上述部位的硬度、强度和耐磨性。而对于阀口线 部分以外的中间管段部分，保持较大的工艺留量，在渗碳后将其加工掉，防止中间管段部分 留下渗碳层，从而使其保持较高的韧性。避免了管阀两端的合闸段和分闸段管外壁与中间 管段的管外壁交汇处的阀口线处出现应力集中而导致的凹陷、变形及破碎现象，避免了漏 油现象的发生，确保了高压开关管阀的正常分合闸，提高了其服役过程中的可靠性。
[0014] 所述高压开关管阀的材料采用牌号为20CrMnMo的材料，其质量百分比组成为： 0· 17% -0· 23% 的 C，0. 17% -0· 37% 的 Si，0. 90% -1. 20% 的 Mn，1. 10% -1. 40% 的 Cr， 0· 20% -0· 30%的 Mo,余量为 Fe。
[0015] 所述高压开关管阀为管状结构，包括所述中间管段和所述合闸段及所述分闸段， 合闸段的外管壁直径大于中间管段外管壁直径，分闸段的外管壁直径小于中间管段管外壁 直径。高压开关管阀合闸段和分闸段的外管壁与对应的外接部件顶压配合的部位为阀口线 部分。
[0016] 所述渗碳层的厚度比所述合闸段和分闸段的外管壁上的工艺留量大0. 6-0. 9mm。 优选的，所述合闸段和分闸段的外管壁上工艺留量为〇. 2-0. 3mm，所述中间管段的外管壁上 的防止渗碳的工艺留量为不小于2. 0_，所述渗碳层的厚度为0. 9-1. 1_。
[0017] 所述步骤2)中冷却采用炉冷至830°C后出炉坑冷或者炉冷至500°C以下进行空 冷。
[0018] 所述步骤2)中渗碳可采用现有技术中的渗碳工艺，一般的，使用箱式渗碳炉或者 井式渗碳炉进行渗碳处理。
[0019] 为了保证淬火的效果，保温时间根据不同的加热方式而不同，所述步骤4)中加热 采用盐浴炉或者箱式炉，采用盐浴炉加热时保温时间为4-6min，采用箱式炉加热时保温时 间为14_16min ;优选的，所述步骤4)中采用盐浴炉加热时保温时间为5min，采用箱式炉加 热时保温时间为15min。
[0020] 所述步骤4)中冷却为冷却至室温。
[0021] 所述步骤5)中的冷却为在空气中自然冷却至室温。
[0022] 本发明的高压开关管阀的技术方案如下：
[0023] 一种采用上述方法处理过的高压开关管阀。
[0024] 本发明的高压开关管阀制备方法处理过的高压开关管阀分合闸管段的表面表 面硬度较高，在45-50HRC之间，满足其对耐磨性的要求，而中间管段及基体硬度控制在 32-39HRC之间，能够满足其对韧性的需求。即渗碳的部分具有较高的硬度、强度和耐磨性， 而没有渗碳的部分在具有足够的硬度和强度的同时具有较高的韧性，充分发挥了材料潜 能，使管阀在冲击运动时不会产生脆性开裂，造成漏油而影响高压开关的分、合闸性能。满 足了高压开关管阀的可靠性要求，能确保高压开关液压机构的正常工作，而且该工艺方法 操作简单，生产效率较高，加工成本较低。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明实施例1的高压开关管阀毛坯的结构示意图；
[0026] 图2为本发明实施例1的高压开关管阀的成型管阀工件结构示意图。
【具体实施方式】
[0027] 下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
[0028] 实施例1
[0029] 本实施例的高压开关管阀制备方法包括如下步骤：
[0030] 1)毛坯加工：将高压开关管阀下料，所用材料的具体成分见表1，按照图1所示结 构车加工出高压开关管阀毛坯。
[0031] 所述高压开关管阀毛坯包括中间管段及分别连接在所述中间管段两端的合闸段 和分闸段，所述合闸段和分闸段的外管壁上工艺留量为〇. 3mm，中间管段的外管壁的工艺留 量不小于2mm ；
[0032] 表 1
[0034] 2)渗碳：将步骤1)中得到的高压开关管阀毛坯采用箱式渗碳炉在910°C下进行渗 碳，在高压开关管阀表面形成渗碳层，渗碳层厚度为0. 9mm，然后炉冷至830°C后进行出炉 坑冷至室温，得渗碳管阀工件；
[0035] 3)加工：将步骤2)得到的渗碳管阀工件按照图2所示结构加工出成型管阀工件， 加工时，将中间管段的外管壁的磨削工艺留量磨去一部分，使合闸段、分闸段及中间管段的 外管壁均保留0. 3mm的磨削工艺留量；
[0036] 所述高压开关管阀为管状结构，包括所述中间管段1和所述合闸段2及所述分闸 段3,合闸段的外管壁直径小于中间管段外管壁直径，分闸段的外管壁直径大于中间管段管 外壁直径。高压开关管阀合闸段和分闸段的外管壁与对应的外接部件顶压配合的部位为阀 口线部分，如图2中A和B所示。
[0037] 4)淬火：将步骤3)中得到的成型管阀工件采用盐浴炉加热到860°C，保温5min， 在油中冷却至室温，得淬火管阀工件；
[0038] 5)回火：将步骤4)中得到的淬火管阀工件采用箱式炉在500°C下回火90min，在 空气中自然冷却至室温，得到回火管阀工件；精磨，即得。
[0039] 采用上述方法制得的高压开关管阀即为本实施例的高压开关管阀。
[0040] 实施例2
[0041] 本实施例的高压开关管阀制备方法包括如下步骤：
[0042] 1)毛坯加工：将高压开关管阀下料，所用材料的具体成分见表1，按照与实施例1 相同的方式车加工出高压开关管阀毛坯。所述高压开关管阀毛坯包括中间管段及分别连 接在所述中间管段两端的合闸段和分闸段，所述合闸段和分闸段的外管壁上工艺留量为 0· 2mm，中间管段的外管壁的工艺留量不小于2mm ;
[0043] 2)渗碳：将步骤1)中得到的高压开关管阀毛坯采用井式渗碳炉在930°