[发明专利]一种用于内啮合齿轮泵的月牙块组件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于内啮合齿轮泵的月牙块组件及其制备方法，属于合金材料技术领域。

背景技术

齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵，可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。而内啮合齿轮泵常用于输送石油、化工、涂料、染料、食品、油脂、医药等行业中的牛顿液体或非牛顿液体，输送液体的种类可由轻质、挥发性液体，直至重质、粘稠，甚至半固态液体。内啮合齿轮泵是采用齿轮内啮合原理，内外齿轮节圆紧靠一边，另一边月牙块隔开。内齿轮轴上的主动齿轮带动内齿轮同向转动，在进口处齿轮相互分离形成负压而吸入液体，在出口处不断嵌入啮合形成高压将液体挤压输出。而泵体、内齿圈、月牙块、齿轮轴是内啮合齿轮泵中的重要零部件。其中，月牙块将齿轮轴和内齿圈啮合运动所形成的工作容腔分隔成高压腔和低压腔，形成内啮合齿轮泵的径向密封，防止高压腔的油液泄漏到低压腔。众所周知，泵体-内齿圈，内齿圈-月牙块，齿轮轴-月牙块等运动副是内啮合齿轮泵中的主要运动副，也是比较容易发生磨损失效的运动副。泵体、内齿圈、月牙块、齿轮轴的结构以及材料配对和表面处理工艺等方面的设计，直接影响运动副的摩擦磨损特性和内啮合齿轮泵的效率与工作寿命。

近年来的研究得出具有月牙块的内啮合齿轮泵可通过使用摆线齿形的转子实现进一步提高效率和增大排出压力的目的。但是月牙块长期与齿轮的摩擦导致月牙块极易摩擦损坏。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供一种表面硬度高，尺寸精度高，使用寿命长的用于内啮合齿轮泵的月牙块组件。

本发明的上述目的通过如下技术方案实现：一种用于内啮合齿轮泵的月牙块组件，所述的月牙块组件被分为大月牙块与小月牙块，所述的大月牙块内圆柱表面与内啮合齿轮泵的齿轮轴外圆面接触，小月牙块外圆柱表面与内啮合齿轮泵的的内齿圈内圆柱面接触，大月牙块与小月牙块的接触表面之间还设置有定位销。

在上述用于内啮合齿轮泵的月牙块组件中，其特征在于，所述的大月牙块和小月牙块由以下重量百分比的成分制成：铜（Cu）：60%-63%，铅（Pb）：0.5-1.0%，锰（Mn）：2.5%-3.0%，硅（Si）：0.8%-1.5%，镍（Ni）：≤0.3%，铁（Fe）：≤0.5%，余量为锌（Zn）。

本发明通过合理地选择月牙块组件即大月牙块和小月牙块的各成分及重量百分比，使配伍更加合理，从而提高月牙块组件的硬度、精度、韧性及其他各种性能，进而提高月牙块组件的使用寿命。

Mn比Zn的当量系数小，只有0.5，对月牙块组件的合金组织影响不大。但Mn固溶Cu中，在锰黄铜中加入少量Mn即可使月牙块合金的强度得到显著的提高。但在低于375℃的温度下，过量的Mn在Cu中的固溶度下降，析出富Mn的ζ相，固溶强化效果不佳，因此本发明将月牙块组件中的Mn含量控制在2.5%-3.0%，可使月牙块组件具有较好的综合性能，尤其具有较好的强度、硬度。

Fe在α相中的溶解度只有0.1%，在（α+β）二相组织中的溶解度亦只有0.2%，当Mn、Ni和Al与Fe共存时，Fe在Cu中的溶解度可增大。当合金中的含Fe量超过其溶解度之后，在结晶时Fe在高温下首先析出作为结晶核心，从而细化晶粒，提高合金性能。同时，固溶于Cu中的部分Fe起到固溶强化作用。此外，Fe还能防止合金中富Mn的ζ相析出。但是，过高的Fe含量，会使富铁相的量过多，且在晶界聚集与粗化，使月牙块组件的力学性能恶化，耐蚀性能降低。因此，本发明将月牙块组件中的Fe含量控制在0.5%以内。

镍与铜能形成连续固溶体，显著扩大α相区，在月牙块组件中加入镍可显著提高合金在大气、海水中的耐蚀性。镍还能提高合金的再结晶温度，促使形成更细的晶粒。

铅实际不溶于铜，呈游离质点状态分布在晶界上。将铅加入合金中按其组织有α和（α+β）两种。α铅黄铜由于铅的有害作用较大，高温塑性很低，故只能进行冷变形或热挤压。（α+β）铅黄铜在高温下具有较好的塑性，可进行锻造。

作为优选，所述的大月牙块和小月牙块由以下重量百分比的成分制成：铜（Cu）：62%，铅（Pb）：0.8%，锰（Mn）：2.8%，硅（Si）：1.2%，镍（Ni）：0.2%，铁（Fe）：0.4%，余量为锌（Zn）。

作为优选，所述的大月牙块和小月牙块由以下重量百分比的成分制成：铜（Cu）：63%，铅（Pb）：0.5%，锰（Mn）：3.0%，硅（Si）：0.8%%，镍（Ni）：0.2%，铁（Fe）：0.3%，余量为锌（Zn）。