專利名稱：柱塞體和其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種液體變容式機械上的柱塞部件，特別是涉及一種柱塞體。
背景技術：
柱塞體是汽車轉向器上的關鍵部件，柱塞體包括圓柱形的塞套和與之配合的塞 塊。由于在工作過程中塞套內壁、外壁均經受頻繁的摩擦，因此塞套的內壁、外壁的耐 磨性能就顯得極為重要，甚至關系著汽車轉向器的使用壽命。柱塞體通常由鋼制毛坯經車洗加工而成，實驗表明，這種柱塞體的耐磨性僅為 3 X IO-5Cm3/J左右，使用壽命僅為2. 5萬次。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種表面耐磨性好、壽命更長的柱塞體。本發明所要解決的另一個技術問題是提供一種表面耐磨性好、壽命更長的柱塞體 的制造方法。本發明的柱塞體，包括圓柱形的塞套和與之配合的塞塊，所述塞塊和塞套的材 料均采用粉末冶金，所述塞塊的材料重量百分配比為碳粉0. 7-1，銅粉1. 2-2. 5，霧化 鐵粉95. 5-97. 3，微粉蠟0. 8-1 ；所述塞套的材料重量百分配比為碳粉0. 7_1，銅粉
0.5-1，霧化鐵粉97-98，微粉蠟0. 8-1。本發明的柱塞體的制造方法，包括以下步驟將重量百分比為0.7-1的碳粉、
1.2-2. 5的銅粉、95. 5-97. 3的霧化鐵粉、0. 8-1的微粉蠟均勻混合，得到生產塞塊的混合 粉料；將重量百分比為0. 7-1的碳粉、0. 5-1的銅粉、97-98的霧化鐵粉、0. 8-1的微粉蠟進 行均勻混合，得到生產塞套的混合粉料；將所述生產塞塊的混合粉料裝入設計好的塞塊模 具中，利用粉末冶金壓力機進行壓制，壓制壓力40-50噸，得到塞塊毛坯；將所述生產塞套 的混合粉料裝入設計好的塞套模具中，利用粉末冶金壓力機進行壓制，壓制壓力90-110 噸；得到塞套毛坯；利用網帶式連續燒結爐對所述塞套毛坯進行一次燒結，加熱溫度 860-900°C，網速20r/min ；利用網帶式連續燒結爐對所述塞塊毛坯進行一次燒結，加熱溫 度860-900°C，網速20r/min ；利用液壓機將一次燒結后的所述塞塊毛坯壓進一次燒結后 的所述塞套毛坯內，壓力為7-9噸，得到柱塞體毛坯；柱塞體毛坯依次經過溶滲燒結工序、 機加工和整形工序、熱處理工序、浸滲密封處理工序、浸油處理工序后得到柱塞體成品。本發明的柱塞體較現有技術，具有以下技術效果本發明的柱塞體的耐磨性是傳 統鋼質的柱塞體的3-4倍，由此本發明的柱塞體有更長的使用壽命。本發明的柱塞體的制造方法，由于利用金屬粉末壓制毛坯，所以原材料利用率較 高，可以達到92%以上，由于是一次壓制成形，生產效率也大為提高，單工序單班生產量不 低于2000件，因此生產成本大為降低。本發明的柱塞體的制造方法，在溶滲燒結工序中，使銅粉滲入柱塞體毛坯中，由于銅的密度比鐵大，所以此種方法有效提高了柱塞體毛坯的密度與強度。
圖1為塞套毛坯的結構示意圖2為圖1的右剖視圖3為塞塊毛坯的結構示意圖4為圖3的右剖視圖5為第二滲銅片的結構示意圖6為圖5的右剖視圖7為第一滲銅片的結構示意圖8為圖7的右剖視圖9為柱塞體毛坯的壓配合示意圖10為柱塞體毛坯的結構示意圖11為柱塞體毛坯的溶滲燒結示意圖12為對柱塞體毛坯機加工和整形工序后得到的柱塞體的結構示意圖
圖13為圖12的右剖視圖14為圖12的A-A剖視圖。
具體實施例方式本發明柱塞體包括塞塊和塞套，塞塊和塞套的材料均采用粉末冶金。其中，塞塊的 材料重量百分配比為碳粉0. 7-1，銅粉1. 2-2. 5，霧化鐵粉95. 5-97. 3，微粉蠟0. 8-1 ； 塞套的材料重量百分配比為碳粉0. 7-1，銅粉0. 5-1，霧化鐵粉97-98，微粉蠟0. 8_1。本發明柱塞體的塞塊的材料重量百分配比最好為碳粉0. 9，銅粉2. 0，霧化鐵 粉96. 3，微粉蠟0.8。塞套的材料重量百分配比最好為碳粉0. 8，銅粉0. 8，霧化鐵粉97. 5，微粉蠟 0. 9。本發明的柱塞體的制造方法見以下實施例。實施例一，本發明的柱塞體的一種制造方法1、混粉工序a、粉末冶金塞塊的原料重量百分配比為碳粉0. 7，銅粉1. 2，霧化鐵粉97. 3， 微粉蠟0. 8 ；按此重量百分配比稱取上述原料后，在雙錐形混料機內進行均勻混合，混粉 時間為45-80分鐘，即得作為生產粉末冶金塞塊的混合粉料；b、粉末冶金塞套的原料重量百分配比為碳粉0. 7，銅粉0. 5，霧化鐵粉98，微 粉蠟0. 8 ；按此重量百分配比稱取上述原料后，在另一臺雙錐形混料機內進行均勻混合， 混粉時間為45-80分鐘，即得作為生產粉末冶金塞套的混合粉料；2、裝模壓制工序a、壓制塞塊毛坯將生產塞塊的混合粉料裝入設計好的塞塊模具中，利用60T粉 末冶金壓力機進行壓制，壓制壓力40-50噸，得到如圖3、圖4所示的塞塊毛坯2，要求塞塊 毛坯2密度> 6. 7g/cm3，塞塊毛坯2重量56. 5g_58g ；
b、壓制塞套毛坯將生產塞套的混合粉料裝入設計好的塞套模具中，利用200T粉 末冶金壓力機進行壓制，壓制壓力90-110噸；得到如圖1、圖2所示的塞套毛坯1，塞套毛 坯1密度> 6. 55g/cm3 ；塞套毛坯1重量336g 339g ；3、一次燒結工序a、利用網帶式連續燒結爐對塞套毛坯1進行一次燒結，加熱溫度860-90(TC，網 速:20r/min ；b、利用網帶式連續燒結爐對塞塊毛坯2進行一次燒結，加熱溫度860-90(TC，網 速:20r/min ；4、壓配合工序如圖9所示，利用40T液壓機將一次燒結后的塞塊毛坯2沿圖9箭頭方向壓進塞 套毛坯1內，壓力為7-9T，得到如圖10所示的柱塞體毛坯9 ；5、溶滲燒結工序a、壓制第一滲銅片將滲銅粉裝入設計好的模具中，利用60T機械壓力機進行壓 制，壓制壓力20-50噸，得到如圖7、圖8所示的第一滲銅片3，第一滲銅片3重量38_40g ；b、壓制第二滲銅片將滲銅粉裝入設計好的模具中，利用60T機械壓力機進行壓 制，壓制壓力20-50噸，得到如圖5、圖6所示的第二滲銅片4，第二滲銅片4重量19_21g ；C、如圖11所示，將第一滲銅片3套在柱塞體毛坯9上部，將第二滲銅片4套在 柱塞體毛坯9下部，然后利用網帶式連續燒結爐對塞套毛坯9進行溶滲燒結，加熱溫度 1100-1120°C，網速 14r/min ；6、機加工和整形工序利用車床對溶滲燒結后的柱塞體毛坯9進行機械加工首先加工大端面和內孔； 再車削外圓和外圓的臺階與形狀，最后利用臺鉆進行鉆孔加工，將機械加工之后的柱塞體 毛坯9放于模具中，利用IOT液壓機對其加壓，壓力須小于3. 2T，得到如圖12、圖13、圖14 所示的柱塞體10 ；7、熱處理工序利用真空淬火爐對整形之后的柱塞體10進行淬火處理加熱溫度為860°C，保溫 時間大于1小時，在淬火油中淬火；利用回火爐對淬火之后的柱塞體10進行回火處理加 熱溫度為180°c，保溫時間不小于4h，空冷；8、浸滲密封處理工序利用真空浸滲容器對熱處理后的柱塞體10浸滲密封處理浸滲劑為樹脂，浸滲真 空度為-lKpa，加壓浸滲壓力> 0. 7Mpa，浸滲固化時間> 0. 5h ；9、浸油處理工序將浸滲密封處理后的柱塞體10甩干后放入加溫至100°C左右防銹油中，浸泡，得 到柱塞體成品。本發明的柱塞體的耐磨性是傳統鋼質的柱塞體的3-4倍，經過TABER耐磨試驗機 測試表明本發明的柱塞體耐磨性在0.8X 10_5Cm7j以下；傳統鋼質的柱塞體的耐磨性為 3X 10_5Cm7j以上，由此本發明的柱塞體有更長的使用壽命。經過機臺試驗證明傳統鋼質 的柱塞體工作2. 5萬次后完全報廢，而本發明的柱塞體工作5萬次后，仍然可以正常工作， 由此證明本發明的柱塞體的使用壽命是傳統鋼質的柱塞體的兩倍以上。
6
用傳統機加工方法制造鋼質的柱塞體，通常將鋼質毛坯經過車、銑粗加工后，再用 溝槽撓槽機單個制粗坯，然后經過熱處理、精加工等工序制作而成。這種制造方法效率低， 單工序每班生產不超過200件，原材料利用率低，約為50%左右，因而生產成本較高。采用本發明的制造方法，由于利用金屬粉末壓制毛坯，所以原材料利用率較高，可 以達到92 %以上，由于是一次壓制成形，生產效率也大為提高，單工序單班生產量不低于 2000件，因此生產成本大為降低。實施例二，本發明的柱塞體的一種制造方法1、混粉工序a、粉末冶金塞塊的原料重量百分配比為碳粉1，銅粉2. 5，霧化鐵粉95. 5，微 粉蠟1 ；按此重量百分配比稱取上述原料后，在雙錐形混料機內進行均勻混合，混粉時間 為45-80分鐘，即得作為生產粉末冶金塞塊的混合粉料；b、粉末冶金塞套的原料重量百分配比為碳粉1，銅粉1，霧化鐵粉97，微粉蠟 1 ；按此重量百分配比稱取上述原料后，在另一臺雙錐形混料機內進行均勻混合，混粉時間 為45-80分鐘，即得作為生產粉末冶金塞套的混合粉料。 本實施例的其他工序與實施例一相同，在此不贅述。本實施例的其他本發明的柱塞體的耐磨性是傳統鋼質的柱塞體的3-4倍，經過 TABER耐磨試驗機測試表明本發明的柱塞體耐磨性在0. 8 X10_5Cm7j以下；傳統鋼質的柱 塞體的耐磨性為3X10_5cm7j以上，由此本發明的柱塞體有更長的使用壽命。經過機臺試 驗證明傳統鋼質的柱塞體工作2. 5萬次后完全報廢，而本發明的柱塞體工作5萬次后，仍 然可以正常工作，由此證明本發明的柱塞體的使用壽命是傳統鋼質的柱塞體的兩倍以上。用傳統機加工方法制造鋼質的柱塞體，通常將鋼質毛坯經過車、銑粗加工后，再用 溝槽撓槽機單個制粗坯，然后經過熱處理、精加工等工序制作而成。這種制造方法效率低， 單工序每班生產不超過200件，原材料利用率低，約為50%左右，因而生產成本較高。采用本發明的制造方法，由于利用金屬粉末壓制毛坯，所以原材料利用率較高，可 以達到92 %以上，由于是一次壓制成形，生產效率也大為提高，單工序單班生產量不低于 2000件，因此生產成本大為降低。實施例三，本發明的柱塞體的一種制造方法1、混粉工序a、粉末冶金塞塊的原料重量百分配比為碳粉0. 9，銅粉2. 0，霧化鐵粉96. 3， 微粉蠟0. 8 ；按此重量百分配比稱取上述原料后，在雙錐形混料機內進行均勻混合，混粉 時間為45-80分鐘，即得作為生產粉末冶金塞塊的混合粉料；b、粉末冶金塞套的原料重量百分配比為碳粉0. 8，銅粉0. 8，霧化鐵粉97. 5， 微粉蠟0. 9;按此重量百分配比稱取上述原料后，在另一臺雙錐形混料機內進行均勻混 合，混粉時間為45-80分鐘，即得作為生產粉末冶金塞套的混合粉料。本實施例的其他工序與實施例一相同，在此不贅述。本發明的柱塞體的耐磨性是傳統鋼質的柱塞體的3-4倍，經過TABER耐磨試驗機 測試表明本發明的柱塞體耐磨性在0.8X 10_5Cm7j以下；傳統鋼質的柱塞體的耐磨性為 3X 10_5Cm7j以上，由此本發明的柱塞體有更長的使用壽命。經過機臺試驗證明傳統鋼質 的柱塞體工作2. 5萬次后完全報廢，而本發明的柱塞體工作5萬次后，仍然可以正常工作，由此證明本發明的柱塞體的使用壽命是傳統鋼質的柱塞體的兩倍以上。用傳統機加工方法制造鋼質的柱塞體，通常將鋼質毛坯經過車、銑粗加工后，再用 溝槽撓槽機單個制粗坯，然后經過熱處理、精加工等工序制作而成。這種制造方法效率低， 單工序每班生產不超過200件，原材料利用率低，約為50%左右，因而生產成本較高。采用本發明的制造方法，由于利用金屬粉末壓制毛坯，所以原材料利用率較高，可 以達到92 %以上，由于是一次壓制成形，生產效率也大為提高，單工序單班生產量不低于 2000件，因此生產成本大為降低。以上所述實施例僅僅是本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進 行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案做 出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。
權利要求
一種柱塞體，包括圓柱形的塞套和與之配合的塞塊，其特征在于，所述塞塊和塞套的材料均采用粉末冶金，所述塞塊的材料重量百分配比為碳粉0.7 1，銅粉1.2 2.5，霧化鐵粉95.5 97.3，微粉蠟0.8 1；所述塞套的材料重量百分配比為碳粉0.7 1，銅粉0.5 1，霧化鐵粉97 98，微粉蠟0.8 1。
2.根據權利要求1所述的柱塞體，其特征在于，所述塞塊的材料重量百分配比為碳 粉0. 9，銅粉2. 0，霧化鐵粉96. 3，微粉蠟0. 8。
3.根據權利要求2所述的柱塞體，其特征在于，所述塞套的材料重量百分配比為碳 粉0. 8，銅粉0. 8，霧化鐵粉97. 5，微粉蠟0. 9。
4.權利要求1所述的柱塞體的制造方法，其特征在于，包括以下步驟將重量百分比為 0. 7-1的碳粉、1. 2-2. 5的銅粉、95. 5-97. 3的霧化鐵粉、0. 8-1的微粉蠟均勻混合，得到生產 塞塊的混合粉料；將重量百分比為0. 7-1的碳粉、0. 5-1的銅粉、97-98的霧化鐵粉、0. 8-1 的微粉蠟進行均勻混合，得到生產塞套的混合粉料；將所述生產塞塊的混合粉料裝入設計 好的塞塊模具中，利用粉末冶金壓力機進行壓制，壓制壓力40-50噸，得到塞塊毛坯(2)； 將所述生產塞套的混合粉料裝入設計好的塞套模具中，利用粉末冶金壓力機進行壓制，壓 制壓力90-110噸；得到塞套毛坯(1)；利用網帶式連續燒結爐對所述塞套毛坯(1)進行一 次燒結，加熱溫度860-900°C，網速20r/min ；利用網帶式連續燒結爐對所述塞塊毛坯(2) 進行一次燒結，加熱溫度860-900°C，網速20r/min ；利用液壓機將一次燒結后的所述塞 塊毛坯(2)壓進一次燒結后的所述塞套毛坯(1)內，壓力為7-9噸，得到柱塞體毛坯(9)； 所述柱塞體毛坯(9)依次經過溶滲燒結工序、機加工和整形工序、熱處理工序、浸滲密封處 理工序、浸油處理工序后得到柱塞體成品。
5.根據權利要求4所述的柱塞體的制造方法，其特征在于，將重量百分比為0.9的碳 粉、2. 0的銅粉、96. 3的霧化鐵粉、0. 8的微粉蠟均勻混合，得到所述生產塞塊的混合粉料。
6.根據權利要求5所述的柱塞體的制造方法，其特征在于，將重量百分比為0.8的碳 粉、0. 8的銅粉、97. 5的霧化鐵粉、0. 9的微粉蠟均勻混合，得到所述生產塞套的混合粉料。
7.根據權利要求4-6任一項所述的柱塞體的制造方法，其特征在于，所述溶滲燒結 工序為將滲銅粉裝入模具中，利用壓力機進行壓制，壓制壓力20-50噸，得到第一滲銅 片(3)；將滲銅粉裝入模具中，利用壓力機進行壓制，壓制壓力20-50噸，得到第二滲銅片 (4)；將所述第一滲銅片(3)套在所述柱塞體毛坯(9)上部，將所述第二滲銅片(4)套在所 述柱塞體毛坯(9)下部，然后利用網帶式連續燒結爐對所述塞套毛坯(9)進行溶滲燒結，加 熱溫度:1100-1120°C，網速 14r/min。
8.根據權利要求7所述的柱塞體的制造方法，其特征在于，所述機加工和整形工序 利用車床對溶滲燒結后的柱塞體毛坯(9)進行機械加工首先加工大端面和內孔；再車削 外圓和外圓的臺階與形狀，最后利用臺鉆進行鉆孔加工，將機械加工之后的柱塞體毛坯(9) 放于模具中，利用液壓機對其加壓，得到柱塞體(10)；所述熱處理工序為利用真空淬火爐 對整形之后的所述柱塞體(10)進行淬火處理加熱溫度為860°C，保溫時間大于1小時， 在淬火油中淬火；利用回火爐對淬火之后的所述柱塞體(10)進行回火處理加熱溫度為 180°C，保溫時間大于4h，空冷。
9.根據權利要求8所述的柱塞體的制造方法，其特征在于，所述浸滲密封處理工序為 利用真空浸滲容器對熱處理后的所述柱塞體(10)浸滲密封處理浸滲劑為樹脂，浸滲真空2度為-lKpa，加壓浸滲壓力> 0. 7Mpa，浸滲固化時間> 0. 5h。
10.根據權利要求9所述的柱塞體的制造方法，其特征在于，所述浸油處理工序為將 浸滲密封處理后的所述柱塞體(10)甩干后放入加溫至100°c左右防銹油中，浸泡。
全文摘要
本發明涉及一種柱塞體，包括圓柱形的塞套和與之配合的塞塊，塞塊和塞套的材料均采用粉末冶金，塞塊的材料重量百分配比為碳粉0.7-1，銅粉1.2-2.5，霧化鐵粉95.5-97.3，微粉蠟0.8-1；塞套的材料重量百分配比為碳粉0.7-1，銅粉0.5-1，霧化鐵粉97-98，微粉蠟0.8-1。本發明的柱塞體較現有技術，具有以下技術效果本發明的柱塞體的耐磨性是傳統鋼質的柱塞體的3-4倍，由此本發明的柱塞體有更長的使用壽命。
文檔編號C22C38/16GK101920720SQ20101027671
公開日2010年12月22日 申請日期2010年9月9日 優先權日2010年9月9日
發明者王艷龍, 趙仲泰, 陽仁 申請人:煙臺東一粉末冶金制造有限公司