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液压泵关键件碳氮共渗工艺

2019年03月20日09:24 

1.概述

缸体的材料为12CrNi3A,柱塞的材料为18Cr2Ni4WA。在柱塞泵工作过程中,柱塞在缸体中高速转动并往复运动,对柱塞的外表面和缸体内表面的耐磨性和硬度要求极高,对两零件的心部要求硬度相对较低。柱塞高低压槽薄壁处若硬度过高,在高速运转过程中极易断裂,如图1所示。缸体锥滚轮轴和高低压孔连接孔通过法兰与泵壳连接,其形位公差要求严格,如图2所示。因此,柱塞缸体这两个零件的热处理工艺和加工路线极为重要。

液压泵关键件碳氮共渗工艺.jpg

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2.解决思路

碳氮共渗是将C、N原子渗入零件表面,提高零件材料的耐磨性和疲劳强度;淬火是将钢加热到临界温度以上,保温一段时间,然后很快放入淬火剂中,使其温度骤然降低,以大于临界冷却速度的速度急速冷却,而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。淬火能增加钢的强度和硬度,因此对柱塞和缸体进行淬火处理、对配合表面进行碳氮共渗处理,可以得到理想的效果。

通常情况下碳氮共渗工序排在机加工之后磨削工序之前,但是为了对零件非渗层特征进行保护,必须涂抹保护介质,这些介质经过热处理后可能粘附在零件表面,从而将杂质颗粒带入产品中,影响柱塞和缸体的配合。另外,碳氮共渗是一个热处理过程,可能会对零件的形位公差和尺寸精度造成影响,从而导致产品装配困难,因此将碳氮共渗工序置于机加工之前。

碳氮共渗一般伴随着淬火,零件非渗层硬度达到40~45HRC,在机加工过程中加工难度极大、加工速度慢,经常导致断刀,极大地降低了加工效率。回火是将已经淬火的钢重新加热到一定温度,再用一定方法冷却,其目的是消除淬火产生的内应力,降低硬度和脆性,以取得预期的力学性能。为了探究回火处理、淬火处理等对碳氮共渗试块硬度及渗层的影响,分别取缸体、柱塞试块进行试验。碳氮共渗后与碳氮共渗+回火后零件硬度对比如图3、图4所示。

液压泵关键件碳氮共渗工艺.jpg

其中,碳氮共渗后表面硬度为58HRC,心部硬度为444HV;回火条件:650~700℃,真空度1.33×10-1~1.33×10-2,保温2h,随炉冷却至500℃,油冷;碳氮共渗+回火后表面硬度为43.7HRC,心部硬度为267.2HV。

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