[發明專利]一種液壓變量泵缸體

在審

• 申請號: 201210220871.5
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102758773A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 陳德華;陳佳榮;李光瑾
• 申請（專利權）人: 上海市機械制造工藝研究所有限公司
• 主分類號: F04B53/16
• 分類號: F04B53/16
• 代理公司: 上海寶鼎專利代理有限公司 31222
• 代理人: 龔崢嶸

技術領域

本發明涉及一種機械部件，尤其涉及一種液壓泵部件。

背景技術

高壓液壓變量泵是工程機械等裝備上的重要驅動動力源。液壓油在液壓泵的缸體多只均勻分布的腔體中，通過柱塞-柱塞環在缸體腔體中的往復運動，使液壓油出油壓力升高，進入機械裝備的油缸，將液壓能量轉換成機械能，完成機械動作。在液壓變量泵上，缸體的加工精度、腔體的耐磨性能，對高壓液壓變量泵的泵效率和可靠性有重要影響。與缸體配合的柱塞為38CrMoAl調質（283～323HBW）＋氮化處理（850～950HV0.3）；柱塞環為GCr15鋼經淬硬處理（≥63HRC）。

其中液壓泵缸體的制造工藝流程為：下料-粗加工-與高耐磨性能的青銅高溫燒結-精加工-氣體軟氮化-成品。

目前液壓變量泵缸體的常用材料為35鋼、45鋼，球墨鑄鐵等。?

原45鋼經1050℃燒結-緩冷后基體硬度極低，經氮碳共滲處理，表面硬度max570HV0.3。耐磨性能差，在2000～2500r/min轉速下，當出油壓力接近19.6MPa（200kg/cm²）時，即易發生“拉缸”現象，產生泄漏。

現有技術中某缸體的燒結坯與成品見圖1。

現有技術中采用的都是45鋼缸體，其存在諸多不足之處。GB/T699-1999優質碳素結構鋼標準中的45鋼，在德國MAHLER網帶爐中完成燒結工藝，經950℃～1050℃與某牌號的鑄造高鉛青銅燒結－緩冷后，基體硬度極低；顯微組織為接近平衡狀態的鐵素體＋珠光體。隨后的氣體氮碳共滲處理，雖對缸體的基體硬度無明顯影響，但僅能獲得max570HV0.3表面硬度。青銅燒結－緩冷－氮碳共滲后，硬度為42～44HRB。

變量泵總裝后在2000～2500r/min轉速下，因缸體油腔表面耐磨性較差，易發生“拉缸”現象，當出油壓力接近19.6MPa（200kg/cm²）時即易產生泄漏，這是國產液壓變量泵落后于國際先進水平，壓力上不去的一個重要原因。

45鋼缸體經三種溫度燒結－氮碳共滲后的性能見下表。僅在很軟的基體上覆蓋了一層很薄的氮化層。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是要提供一種新材料的液壓變量泵缸體，經過了常規加工工藝后，能獲得意想不到的力學性能。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種液壓變量泵缸體，所述的液壓變量泵缸體的材料選用中碳非調質鋼。

所述的中碳非調質鋼為48MnV?、40MnSiVN、49MnVS和38MnSiV的其中之一。

非調質機械結構鋼（簡稱：非調質鋼），是一類微合金結構鋼。其中的中碳非調質鋼熱鍛成形后在控冷（實質是一種“空冷”）狀態下，鍛件不經調質處理即可獲得調質狀態（甚至優于）的力學性能。非調質鋼的這一特征，在結構鋼熱鍛件上得以成功應用，如高速柴油機曲軸、連桿等重要零部件。

其中中碳非調質鋼熱鍛時的始鍛溫度一般為1200℃～1250℃，終鍛溫度約980℃～1050℃，終鍛后的控制冷卻在空氣介質中進行。試驗研究表明當中碳非調質鋼加熱至相當于終鍛溫度后控制冷卻，同樣能獲得良好的力學性能，

液壓變量泵缸體需要經過燒結（釬焊）工藝，巧妙的利用變量泵缸體的高溫燒結溫度（釬焊）正好與中碳非調質鋼熱鍛后的終鍛溫度相近，變量泵缸體在生產過程中經過高溫燒結（釬焊）時內部組織的變化與熱鍛件經過終鍛溫度后控制空冷相似，這一過程中不僅發生了奧氏體向（鐵素體＋珠光體）的轉變，還伴隨有非調質鋼特有的微合金化合物的析出強化與沉淀強化效果，獲得了與非調質鋼熱鍛后控冷相同的力學性能。燒結缸體再經氣體氮碳共滲，高強度的缸體成為軟氮化層的良好載體。巧用非調質鋼燒結-緩冷后的性能，工件基體硬度和抗拉強度獲得顯著提高，其中48MnV基體硬度較45鋼高出64.2～68.3％，抗拉強度高出60.3～62.1％。氣體氮碳共滲對基體硬度幾乎沒有影響，表面硬度確可以穩定在650HV0.3以上，缸體的耐磨性能和油泵的效率與可靠性顯著提高，在3000r/min轉速下出油壓力高達34.3MPa（350kg/cm²）。