一種用于復合銅合金的柱塞泵缸體結構及其復合方法
【專利摘要】本發明公開了一種在柱塞泵缸體坯件結構及其在上面上復合兩種銅合金的方法，包括復合包括以下步驟：一、清潔需熔鑄表面并進行活化，在坯件1的7個缸體孔2中安裝用第一種銅合金制作的銅套5和芯棒4，并用密封板將坯件1的下端面封住，密封板上留出透氣孔，在球形凹面3上放置第二種銅合金；二、預熱；三、熔化；四、保溫靜置，五、冷卻出爐。本發明可以實現在柱塞泵缸體的兩個不同工作面上復合不同銅合金，提高柱塞泵的性能和使用壽命。
【專利說明】一種用于復合銅合金的柱塞泵缸體結構及其復合方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種柱塞泵缸體的加工方法，特別是涉及一種在柱塞泵缸體內復合銅合金的方法。
【背景技術】
[0002]在現有的工程機械的液壓零部件中，有許多高端產品涉及到銅合金與鋼鐵材料的復合技術，這種復合不是簡單的機械貼合，而是兩者材料之間的冶金結合，即在兩種材料的界面上發生原子之間的相互滲透和冶金反應，因而對復合工藝有很高的技術要求。如常見的液壓柱塞泵缸體，為了解決使用過程中缸體與柱塞、配油盤等零件的摩擦副匹配問題，其缸體就是由鋼基體與銅合金的復合構件，其復合面包括平面、曲面、圓柱面及孔。
[0003]現有國內鋼基體(用鋼加工成型的熔鑄前毛坯)與銅合金的熔鑄結合，在圓柱面及孔的復合方面，還沒有類似部件的制造經驗，目前，國內解決液壓柱塞泵缸體柱塞孔(圓柱孔)的復合問題，通常采用澆注或者鑲嵌銅套的辦法，澆注法是把銅熔化后采用人工把銅液澆注到鋼基體上的方式，其存在勞動強度大、生產效率低、安全隱患大，合格率低(尤其是尺寸較大的產品)等缺點，在圓柱面及孔的澆注復合方面，存在先天性不足一銅在孔中的順序凝固問題一直沒有合適的解決方法。鑲嵌銅套的辦法是采用機械力使銅套過盈配合在鋼基體的孔內，是簡單的機械貼合，這種加工方法在使用過程中銅套極易拔出，存在很大的使用安全隱患，尤其在中高壓、高壓液壓柱塞泵方面安全隱患更大。
[0004]中國專利CN 102513521 B公開了一種本發明公開了一種液壓柱塞泵缸體的鋼基體與銅合金圓柱面及孔的熔鑄方法，步驟如下:清潔鋼基體需熔鑄表面，并對表面進行活化；將銅合金放置于鋼基體上，進行預熱；熔化銅合金使其流入到鋼基體需復合區域；保溫放置30-60min ;兩段冷卻。采用該技術后有效解決了鋼基體與銅合金兩種金屬材質冶金結合的問題，并且使其界面的結合強度達到了產品的再加工及實用工況要求，使該類產品(液壓柱塞泵鋼基體整體熔鑄缸體毛坯)的合格率可達95%以上，生產效率至少提高一倍以上，結合強度提高20%左右，相對國內同內產品成本下降約15%。
[0005]但是在實際工作中，柱塞泵不同部位的工作面工況不同，若要進一步提高工作性能，需要在不用的工作面上復合不同的銅合金，而上述方法只能在缸體上熔鑄一種銅合金，不能滿足柱塞泵技術的發展。
【發明內容】
[0006]本發明要解決的技術問題是:針對目前液壓柱塞泵缸體復合銅合金技術只能復合一種銅合金的問題，提供了一種能夠在柱塞泵缸體的不同工作面上復合不同銅合金的方法。
[0007]本發明的技術方案是:
一種用于復合銅合金的柱塞泵缸體結構，坯件的頂部中央有球形凹面，坯件內部設有一圈柱形的缸體孔，缸體孔中安裝銅套，銅套套在芯棒上。
[0008]銅套頂端低于芯棒頂端，芯棒中央開設有通孔，坯件下端面安裝密封板，僅留出和通孔連通的透氣孔。
[0009]在上述柱塞泵缸體結構上復合兩種銅合金的方法復合包括以下步驟:
一、清潔坯件需熔鑄表面，然后將金屬活化劑涂抹或放置在鋼基體的熔鑄表面進行活化，在坯件的缸體孔中安裝用第一種銅合金制作的銅套和芯棒，并用密封板將坯件的下端面封住，密封板上留出透氣孔，在球形凹面上放置第二種銅合金；
二、預熱坯件和銅合金；
三、熔化銅合金，使缸體孔中的銅套和球形凹面中的銅合金熔化；
四、保溫靜置，調整控溫裝置，使爐內的坯件的下端溫度比上端溫度低5-15°C；
五、冷卻出爐。
[0010]在步驟二中，預熱時充純度不小于99.99%氮氣作保護氣；預熱溫度為800-860°C、時間 30-60min。
[0011]步驟三中，熔化時用純度不小于99.99%氮氣作保護氣，熔化溫度為1080°C至1150。。。
[0012]步驟四中，保溫溫度在1080至1100 V，讓坯件(I)和熔化后的銅合金保溫放置30_60min。
[0013]步驟五中，冷卻分為兩個階段，第一階段的要求為:用純度不小于99.99%氮氣作保護氣，在920-940°C保溫30-60min ;第二階段的要求是:用純度不小于99.9%氮氣作保護氣，在爐內自然冷卻至200°C以下出爐。
[0014]本發明的有益效果:
1.本發明可以實現在柱塞泵缸體的兩個不同工作面上復合不同銅合金，提高柱塞泵的性能和使用壽命。
[0015]2.在加工坯件時，先不加工用于連接缸體孔和球形凹面的連接通道，這樣就可以分別在缸體孔和球形凹面上復合兩種不同的銅合金，而不用擔心兩者會相互混合；在復合完成后，再行加工連接通道即可。
[0016]3.在熔鑄過程中預熱時間、保溫時間、凝固溫度、冷卻速度等技術參數，可有效降低熔鑄面出現氣孔、疏松、夾渣等缺陷的幾率，使其達到國際標準。
[0017]4.在熔鑄孔內設置芯棒，可以增加柱面的形核率并形成一定的過冷度，還能節省銅合金的使用量。
[0018]5.芯棒中央開設通孔，可以保證熔化銅套時缸體孔內的氣壓能夠和大氣平衡。
[0019]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1為本發明中待復合坯件的結構示意圖；
【具體實施方式】:
如圖,液壓柱塞泵缸體坯件I的頂部中央有球形凹面3，坯件I內部設有一圈柱形的缸體孔2，共7個，缸體孔2和球形凹面3之間沒有連通。預先將需要復合在缸體孔2內壁的銅合金制作成銅套5，并制作芯棒4，銅套5的外徑和缸體孔2的直徑相同，芯棒4的外徑和銅套5的內徑相同，并在芯棒4中央加工一個通孔，銅套5的高度比芯棒4的高度低2-5mm。
[0020]復合步驟如下:
一、清潔坯件I需熔鑄表面，然后將金屬活化劑涂抹或放置在鋼基體的熔鑄表面進行活化，在坯件I的7個缸體孔2中安裝用第一種銅合金制作的銅套5和芯棒4，并用密封板將坯件I的下端面封住，密封板上留出透氣孔，在球形凹面3上放置第二種銅合金。
[0021]二、預熱坯件I和銅合金；預熱時充純度不小于99.99%氮氣作保護氣；預熱溫度為 800-860°C、時間 30-60min。
[0022]三、熔化銅合金，使缸體孔2中的銅套5和球形凹面3中的銅合金熔化；熔化時用純度不小于99.99%氮氣作保護氣，熔化溫度為1080°C至1150°C。
[0023]四、保溫靜置，保溫溫度在1080至1100°C，讓坯件I和熔化后的銅合金保溫放置30-60min ;并調整控溫裝置，使爐內的坯件I的下端溫度比上端溫度低5_15°C。
[0024]五、冷卻出爐，冷卻分為兩個階段，第一階段的要求為:用純度不小于99.99%氮氣作保護氣，在920-940°C保溫30-60min ;第二階段的要求是:用純度不小于99.9%氮氣作保護氣，在爐內自然冷卻至200°C以下出爐。
【權利要求】
1.一種用于復合銅合金的柱塞泵缸體結構，坯件(I)的頂部中央有球形凹面(3)，坯件(O內部設有一圈柱形的缸體孔(2)，其特征在于:缸體孔(2)中安裝銅套(5)，銅套(5)套在芯棒(4)上。
2.根據權利要求1所述用于復合銅合金的柱塞泵缸體結構，其特征在于:銅套(5)頂端低于芯棒(4)頂端，芯棒(4)中央開設有通孔，坯件(I)下端面安裝密封板，僅留出和通孔連通的透氣孔。
3.—種在如權利要求2所述柱塞泵缸體結構上復合兩種銅合金的方法，其特征在于:復合包括以下步驟: 一、清潔坯件(I)需熔鑄表面，然后將金屬活化劑涂抹或放置在鋼基體的熔鑄表面進行活化，在坯件(I)的缸體孔(2)中安裝用第一種銅合金制作的銅套(5)和芯棒(4)，并用密封板將坯件(I)的下端面封住，密封板上留出透氣孔，在球形凹面(3)上放置第二種銅合金； 二、預熱坯件(I)和銅合金； 三、熔化銅合金，使缸體孔(2)中的銅套(5)和球形凹面(3)中的銅合金熔化； 四、保溫靜置，調整控溫裝置，使爐內的坯件(I)的下端溫度比上端溫度低5-15°C； 五、冷卻出爐。
4.根據權利要求3所述在柱塞泵缸體坯件上復合兩種銅合金的方法，其特征在于:在步驟二中，預熱時充純度不小于99.99%氮氣作保護氣；預熱溫度為800-860°C、時間30_60min。
5.根據權利要求4所述在柱塞泵缸體坯件上復合兩種銅合金的方法，其特征在于:步驟三中，熔化時用純度不小于99.99%氮氣作保護氣，熔化溫度為1080°C至1150°C。
6.根據權利要求5所述在柱塞泵缸體坯件上復合兩種銅合金的方法，其特征在于:在步驟四中，保溫溫度在1080-1100°C，讓坯件(I)和熔化后的銅合金保溫放置30-60min。
7.根據權利要求6所述在柱塞泵缸體坯件上復合兩種銅合金的方法，其特征在于:步驟五中，冷卻分為兩個階段，第一階段的要求為:用純度不小于99.99%氮氣作保護氣，在920-940°C保溫30-60min ;第二階段的要求是:用純度不小于99.9%氮氣作保護氣，在爐內自然冷卻至200°C以下出爐。
【文檔編號】B22D19/16GK104500387SQ201510001327
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月5日 優先權日:2015年1月5日
【發明者】殷汝新, 賴朝宏, 周邦華 申請人:貴州鼎成熔鑫科技有限公司