[發明專利]一種高耐磨柱塞

在審

• 申請號: 201711457992.0
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108165984A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 姚廣山
• 申請（專利權）人: 賽克思液壓科技股份有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務所(普通合伙) 33243
• 代理人: 洪珊珊

本發明涉及液壓泵領域，更具體地說，它涉及一種高耐磨柱塞。所述柱塞是由在柱塞基體表面先噴涂二氧化硅顆粒，再在二氧化硅顆粒層表面覆蓋合金粉末，并通過激光熔覆制得。

技術領域

本發明涉及液壓泵領域，更具體地說，它涉及一種高耐磨柱塞。

背景技術

柱塞泵是液壓系統的一個重要裝置。它依靠柱塞在缸體中往復運動，使密封工作容腔的容積發生變化來實現吸油、壓油。柱塞泵具有額定壓力高、結構緊湊、效率高和流量調節方便等優點。柱塞泵被廣泛應用于高壓、大流量和流量需要調節的場合，諸如液壓機、工程機械和船舶中。

柱塞是柱塞泵的核心零件，工作時柱塞總受壓，因而它必須有足夠的剛度；柱塞重量往往較大，水平放置時容易自重面下垂，造成密封件和導向單邊磨損，進而導致配合表面溝痕深度大于配合間隙，引起漏油量大，供油量減少，油壓不足，霧化不良，最終導致發動機運轉不平衡，氣缸與活塞磨損增加，油泵零件磨損增加，油耗增加，排氣冒煙。由于柱塞在缸體中既做往復運動，又要隨缸體一起做旋轉運動，除了要求柱塞表面要有耐磨，心部又要有良好的韌性，綜合機械性能要求高；同時，因為液壓油缸的柱塞部分在工作狀態中需要不斷地伸出缸筒，伸出缸筒之后很容易會受到氧化物以及酸性氣體的侵蝕，長期這樣會快速縮短柱塞的壽命，進而縮短液壓油缸的壽命。

以往為了實現柱塞良好的性能，多采用滲氮的熱處理方法，但是滲氮處理適用于含有Cr、Mo、Al、W、V、Ti等合金元素的鋼種，從而限制了選材的范圍。同時，滲氮熱處理時間長達20多個小時，生產成本高。現有技術中，也有在基體表面激光熔覆耐磨層。激光熔覆技術能使基體表面一薄層熔化并快速凝固形成稀釋度極低并與基體材料成冶金結合的表面涂層，從而顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕等性能，且不影響基體的性能。但是普通的激光熔覆工藝因激光的快速加熱和快速凝固而易導致耐磨層分布不均勻，且熔覆層因內部較大拉應力的存在，使得熔覆層產生裂紋，這些都會影響耐磨層的性質呈現。

發明內容

針對現有技術存在的上述缺點，本發明提供一種高耐磨柱塞，通過柱塞激光表面熔覆，有效提高柱塞的耐腐蝕和耐磨性能，提高柱塞泵的使用壽命。

本發明的上述目的可通過下列技術方案來實現：一種高耐磨柱塞，所述柱塞是由在柱塞基體表面先噴涂二氧化硅顆粒，再在二氧化硅顆粒層表面覆蓋合金粉末，并通過激光熔覆制得。

作為優選，所述柱塞激光熔覆過程包括：

柱塞基體經表面處理后，噴涂二氧化硅顆粒層，采用同步送粉的方式，在氣壓為0.01MPa-1MPa的氬氣或氦氣保護氣氛下，將合金粉末在柱塞基體表面進行激光熔覆。

二氧化硅顆粒是提高柱塞耐磨耐蝕的重要成分，但是在普通的激光熔覆中，二氧化硅顆粒直接與合金粉末混合，置于基體表面，一起進行激光熔覆，此時因熔覆層和基體之間表面應力的存在，提高了熔覆層開裂的傾向。而在本發明中，二氧化硅顆粒先作為獨立存在部分，在激光熔覆前噴涂在基體表面，再輸送合金粉末激光熔覆。二氧化硅顆粒處于基體和熔覆層之間，使得熔覆層部分應力得到緩解和釋放，且二氧化硅顆粒誘導硬質相在兩界面均勻分布，提高耐磨性能，界面均勻分布的硬質相能阻止應力集中，從而減小熔覆層開裂的傾向。

所述柱塞基體為合金鋼，其包括以下重量百分比的成分：C0.3-0.45-％、Mn 0.3-0.6-％、Cr 1.3-1.6％、Cu 0.1-0.3％、Ni 0.5-1.8％、Al 0.8-1.9％，余量為Fe。按照上述配比稱取合金鋼成分的中間合金，在750-800℃下熔化，精煉凈化，澆鑄得柱塞基體。柱塞基體在激光熔覆前去除表面的油污雜質。

作為優選，所述噴涂的二氧化硅顆粒的重量為合金粉末的5-10％。二氧化硅顆粒的含量需要嚴格控制，含量太多會降低熔覆層的韌性和塑性，太少則對應力的緩解無明顯效果。

作為優選，在所述激光熔覆時同時進行縱向磁場處理。

作為優選，縱向磁場強度為2-5T。