[發明專利]一種柱塞及其制造方法

有效

• 申請號: 201210442226.8
• 申請日: 2012-11-07
• 公開（公告）號: CN102913446A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 李信;魯偉員;鄒小軍;鄒國雄;張先
• 申請（專利權）人: 四川久信科技集團有限公司
• 主分類號: F04B53/14
• 分類號: F04B53/14;C22C30/00;B22F5/00;B22F3/16
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 李世喆

技術領域

本發明涉及機械領域，尤其是涉及一種柱塞及其制造方法。

背景技術

柱塞泵是一種利用柱塞在泵缸體內往復運動，使柱塞與泵壁間形成容積改變，反復吸入和排出液體并增高其壓力的泵。是諸如液壓機、工程機械和船舶中等多個領域中的重要工具。例如在石油開采領域，在對油田就行開采的后期，由于原油被不斷的抽出，地下油層的壓力不斷的下降，致使地下原油大量脫氣（原油中的氣體態輕烴組分脫離出去），使得原油的粘度增加，造成了原油的壓力無法克服原油的重力以及原油和油井之間的摩擦力而從油井噴出，從而造成地下殘留大量的原油無法開采出來。為了保持或者提高地下原油的油層壓力，必須使用柱塞泵對油田進行注水。

柱塞作為柱塞泵中的一個主要構件，一般都是由鋼鐵等金屬制成。柱塞在使用的過程中，需要承受液體的腐蝕以及在使用過程中的磨損。隨著液體對柱塞的腐蝕，在柱塞的表面會逐漸形成溝槽以及腐蝕點。而由金屬制成的柱塞的硬度相對較小，在使用的過程中容易造成磨損。腐蝕以及磨損導致了柱塞與泵缸體之間的密封性能下降，一旦密封性能下降到一定程度，便需要更換柱塞。為了延長柱塞的使用時間，現有的做法是在柱塞的表面用電鍍的方式鍍一層硬鉻（即金屬鉻），使得硬鉻在柱塞的表面形成一層工作層（即表面耐磨層）。例如，現有的柱塞是在型號為42CrMo的鋼材外表面鍍一層0.1毫米（mm）厚的硬鉻。42CrMo經過熱處理后硬度達到HRC50（洛氏硬度），而硬鉻的硬度在HRC60-HRC63，且硬鉻比鋼鐵等金屬具有更好的耐腐蝕性，因此在金屬柱塞的表面電鍍一層硬鉻，能夠降低液體對柱塞的腐蝕以及柱塞在使用過程中的磨損。

但是這種柱塞在使用的過程中，其硬度以及抗腐蝕性仍然不能夠滿足用戶的需求。例如在石油開采領域中，現有的鍍有硬鉻的柱塞一般使用20余天便需要更換一次，每次更換都需要耗費大量的時間，影響了石油開采的效率。

發明內容

本發明提出了一種柱塞及其制造方法，能夠提高柱塞工作層的硬度，延長柱塞的使用時間。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種柱塞，包括：本體以及工作層；所述工作層設置于所述本體的外周面上；

所述工作層按重量百分比計，包括：鉻15%-20%、碳5%-10%、鐵30%-35%、鎳35%-40%、石蠟5%-10%。

優選地，所述工作層按重量百分比計，包括：鉻16%、碳6%、鐵30%、鎳40%、石蠟8%。

優選地，所述工作層的厚度為0.4mm-0.6mm。

優選地，所述本體由45號鋼制成。

一種柱塞的制造方法，包括：

將鉻、碳、鐵、鎳以及石蠟混合形成混合料；其中，按照重量計，所述混合料中鉻的含量為15%-20%；所述碳的含量為5%-10%；所述鐵的含量為30%-35%；所述鎳的含量為35%-40%；所述石蠟的含量為5%-10%；

將混合料壓制于本體的外周面上形成毛坯；

將毛坯在氫氣保護氣氛下進行燒結；

將燒結好的毛坯加工成柱塞。

優選地，所述混合料中鉻的含量為16%；所述碳的含量為6%；所述鐵的含量為30%；所述鎳的含量為40%；所述石蠟的含量為8%。

優選地，所述鉻、碳、鐵、鎳以及石蠟均為粒度為150目-300目的粉末；

將鉻、碳、鐵、鎳以及石蠟混合形成混合料具體為：在三維混合機中將上述鉻、碳、鐵、鎳以及石蠟的粉末混合60min-70min。

優選地，所述將混合料壓制于本體的外周面上形成毛坯是在9.5MPa-10.5Mpa的壓力下，所述混合料的厚度為9mm-11mm。

優選地，所述燒結是在1100℃-1120℃的溫度下對所述毛坯燒結3.75h-4.25h。

優選地，所述將混合料壓制于本體的外周面上形成毛坯以及所述將毛坯在氫氣保護氣氛下進行燒結之間還包括：

在275℃-280℃的溫度下將毛坯進行烘干；

所述烘干的時間為2.75h-3.25h。