[发明专利]一种双金属柱塞泵转子成型工艺

说明书

技术领域

本发明属于柱塞泵转子加工成型技术领域，特别涉及一种双金属柱塞泵转子成型工艺。

背景技术

柱塞泵是液压机械中不可或缺的重要零件，其性能和质量决定了柱塞泵的传动效率和使用寿命，柱塞泵转子是柱塞泵核心零件，常见的转子材料为钢、铜、铸铁及钢-铜双金属，钢制转子的柱塞孔是在热处理后采用磨孔、研孔而获得精度的，由于孔的深度为直径的3倍以上，所以生产效率低；对于铜转子孔多采用镗孔后挤压孔工艺，由于挤压工具质量不稳定，所以挤压精度不稳定，特别是在车床上镗孔后挤孔，孔的直线度及光洁度很难保证稳定。而采用钢-铜双金属可较好的解决上述问题，所以现有技术中常采用钢-铜双金属制造柱塞泵转子。

钢-铜双金属柱塞泵转子制备过程中，钢和铜两种金属材料在高温作用下进行相互扩散而形成的具有高耐磨、高结合强度的双金属材料，但是国内对柱塞泵转子的铸造工艺报道较少，钢-铜双金属柱塞泵转子铸造成型过程仍然主要靠考工程师的经验，生产的钢-铜双金属柱塞泵转子废品率高，无法大规模投入生产。

研究其铸造工艺不仅可以降低生产成本，改善其结合性能和组织性能，而且会使其更加能够满足行业需求，为生产高质量、高强度铸件提供技术支持。

发明内容

本发明的发明目的为通过精确控制钢-铜双金属柱塞泵转子铸造到成型的工艺过程，降低生产成本，改善钢-铜双金属结合性能和组织性能，而且会使其更加能够满足行业需求，为生产高质量、高强度铸件提供技术支持，本发明提供一种双金属柱塞泵转子成型工艺。

本发明通过以下技术方案予以实现。

一种双金属柱塞泵转子成型工艺，按如下步骤依次进行：

a、采用计算机三维模拟仿真设计软件，对柱塞泵结构及柱塞泵转子浇注系统进行三维设计，所述浇注系统为中心浇注系统，所述柱塞泵转子中心设置有轴孔，柱塞泵转子上沿轴孔圆周方向外侧均匀布置有若干通孔；

b、按三维设计方案对柱塞泵转子进行浇铸并空冷至室温，获得钢基体转子；

c、去除工件表面铸造产生的毛刺及铸造过程粘结在工件表面的沙粒，并打磨钢基体转子通孔圆柱面；

d、将无水硼砂粉末和乙二醇溶液配制悬浊液，并将悬浊液搅拌均匀，其中无水硼砂粉末的质量-体积浓度为2.34~2.70 g/ml；

e、将配制好的悬浊液均匀涂覆在钢基体转子通孔圆柱面上，然后将钢基体转子放入烘干箱内进行烘干；

f、将块状硼砂脱水并球磨，获得无水硼砂粉末，待钢基体转子烘干后，将无水硼砂粉末填入钢基体转子上的通孔中填满；

g、将填充满无水四硼酸钠粉末的钢基体转子放入1200±30℃高温炉中进行充分预热，同时在高温炉中以相同温度熔炼铸造铜合金呈完全液态；然后将钢基体转子与铸造铜合金溶液同时从高温炉中取出，将熔炼好的铸造铜合金浇入充分预热的钢基体内，待空气中冷却后，经过机械加工成型，即可得到钢-铜双金属柱塞泵转子。

进一步的，所述步骤e中钢基体的烘干温度为120±10℃，烘干时间为4~5h。

进一步的，所述步骤g中预热时间为30min。

进一步的，所述铸造铜合金的分子式为ZCuPb20Sn5。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

1、本成型工艺伊始便采用计算机三维设计方法对柱塞泵转子铸造过程进行准确的设计，保证了铸造过程中金属液的流动及填充效果，减少了铸造过程中填不满、气孔、缩松等工艺缺陷的产生。

2、本方法中采用无水硼砂粉末与乙二醇溶液配制的悬浊液，并且优化无水硼砂粉末的质量-体积浓度为2.34~2.70 g/ml，将配置好的悬浊液涂覆于钢基体上，使得钢基体内表面有效防氧化。

3、本方法确定了钢基体预热温度，改善了钢基体高温预热防氧化的工艺，提高了钢铜双金属界面结合强度，对成型的柱塞泵转子进行力学性能检测和组织分析，其剪切强度达到138MPa，微观组织形貌观察显示钢铜双金属界面结合良好。

附图说明

图1为本发明制备的钢-铜双金属柱塞泵转子宏观俯视图。

图2为本发明三维设计后柱塞泵转子钢基体浇注系统主剖视图。

图3为本发明三维设计后柱塞泵转子钢基体浇注系统俯视图。

图4为实施例一制备的钢-铜双金属结合界面微观SEM图。

图5为实施例一制备的钢-铜双金属结合界面铁、铜元素线分析图。

图6为实施例二制备的钢-铜双金属结合界面微观SEM图。

图7为实施例二制备的钢-铜双金属结合界面铁、铜元素线分析图。