[发明专利]一种液压柱塞泵/液压柱塞马达缸体材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液压柱塞泵/液压柱塞马达缸体材料及制备方法，特别是指一种液压柱塞泵/液压柱塞马达缸体的粉末冶金材料及粉末冶金近净成形制备方法，属于粉末冶金材料及液压零部件制造技术领域。

背景技术

液压柱塞泵/液压柱塞马达作为现代传动与控制技术的重要组成部分，成为机械行业的重要基础产品，广泛应用于诸如航空航天、兵器装备、船舶舰艇、冶金矿山、石油化工、能源电力、交通车辆、工程机械、信息电子、港口码头、塑料机械、包装机械、加工机床、医疗器械、游戏设备等各种主机及技术装备中。由于其结构、运动及流场极为复杂，对关键摩擦副对摩擦-磨损和承载能力的要求极高，不仅要求使用优质的原材料和优良的摩擦副匹配，而且要求有高的加工精度及稳定的热处理工艺。其中液压柱塞泵/液压柱塞马达中的缸体是最重要的部件，存在着缸体与柱塞、缸体与配流盘两对摩擦副，对材料的强度、耐磨性、加工精度及热处理均有极高的要求。传统缸体用材料一般采用连铸球铁或铜合金，重要设备的液压柱塞泵/液压马达缸体则必须采用进口原材料，如EN-GJS-400-15等；传统的加工工艺一般为：粗车—精车大端面—镗内孔—精车小端面—拉花键或类花键—磨小端面—精车精镗内孔—铣月牙槽—钻铰柱塞孔—珩磨柱塞孔—精研大端面—软氮化处理等，共十几道工序，加工工序复杂，加工时间冗长，占用机床多。由于集成化程度低，不易实现自动化，所有工序只能单件生产，生产效率低下，生产成本高。最重要的是，由于材料及工艺的限制，产品寿命极不稳定，只能达到1000—7000个小时，重要主机及装备上必须依赖进口的产品。

发明内容

本发明针对现有技术之不足而提供一种合金成分设计合理、加工工艺简单、易于实现批量化、规模化和自动化生产，生产效率高，能耗低，生产成本低、制备的缸体承载能力强、使用寿命长的液压柱塞泵/液压柱塞马达缸体材料及制备方法。

本发明一种液压柱塞泵/液压柱塞马达缸体材料，由基体材料与渗铜材料组成，所述渗铜材料占基体材料质量的8-14%；所述基体材料与渗铜材料分别包括下述组分按重量百分比组成：

基体材料：

石墨1～1.2，稀土氧化物,0.2～1.1，余量为铁；

渗铜材料：

铜92～96，铁1～3，锰3～5。

本发明一种液压柱塞泵/液压柱塞马达缸体材料中，所述基体材料中含重量百分比0～5%的铜，各组分重量百分之和为100%。

本发明一种液压柱塞泵/液压柱塞马达缸体材料中，所述稀土氧化物选自镧、铈、钇稀土氧化物中的一种，稀土氧化物的加入，可以直接影响材料的烧结性能、细化晶粒、改善金相组织，从而提高缸体的综合性能，包括材料强度、韧性、摩擦磨损性能，值得注意的是，这些指标是缸体的重要特性。

本发明一种液压柱塞泵/液压柱塞马达缸体的制备方法，包括下述步骤：

第一步：成形模具制备

根据设计的液压柱塞泵/柱塞马达缸体的内、外径尺寸，对缸体的内、外径尺寸放0.5～1mm制备缸体近净成形模具，根据缸体的内径尺寸放量0.2～0.4mm制备供嵌装在所述缸体内径中的渗铜材料块模具；

第二步：配料、混合

按缸体近净成形模具尺寸，计算缸体总质量，根据缸体总质量，按设计的基体材料与渗铜材料质量比及各组分配比，分别称量各组分；向基体材料中添加占其重量0.6～0.8%的成形剂，向渗铜材料中添加占其重量0.5～0.6%的成形剂，然后，分别混合均匀；

第三步：成形

将第二步所得基体材料置于第一步所得缸体近净成形模具中，于500-700MPa压力下压制成形，得缸体毛坯，控制缸体毛坯密度在6.4-6.8g/cm³；将第二步所得渗铜材料置于第一步所得渗铜材料块模具中，在300-400PMa压力下压制成型，得渗铜块，控制渗铜块密度在6.8-7.5g/cm³；

第四步：预烧

将第三步所获得的缸体毛坯，在保护气氛环境中加热至1100～1150℃，保温1～1.5小时后，随炉冷却，获得预烧缸体毛坯。

第五步：熔渗及烧结

将渗铜块嵌装在预烧缸体毛坯中，在保护气氛环境中加热至1120～1150℃，保温1～1.5小时后，随炉冷却，实现缸体烧结并渗铜，得到缸体粗坯；

第六步：精整形及精加工