專利名稱：一種以中碳鉻GCr15鋼為材料的柱塞的加工成形制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于粉末冶金領(lǐng)域，涉及材料及其柱塞。尤其是一種以中碳鉻GCrl5鋼為材料的柱塞的加工成形制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有柱塞是金屬、實芯結(jié)構(gòu)，由于軸的工作表面為金屬材質(zhì)，所以長時間工作在液體環(huán)境中，軸的表面極容易受到磨損和腐蝕，這種情況大大影響柱塞的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。各行業(yè)液壓設(shè)備所使用的液壓柱塞缸用柱塞一般為實心黑色金屬，鑄鐵柱塞表面硬度低，不耐磨，使用期間容易在其表面出現(xiàn)劃傷；隨著科學技術(shù)進步，盡管采用一些防腐蝕的辦法如在金屬軸表面噴涂或涂鍍材料，但由于只在金屬軸表現(xiàn)涂覆一層非金屬材料，非金屬涂層只是通過噴涂的方法涂覆在金屬軸的表面，這樣不但要求噴涂的非金屬材料不能過厚，并且非金屬涂層與金屬軸之間的連接不牢固而脫離，軸在工作的時候很容易將非金屬涂層摩掉，所以這種軸的防腐蝕和耐磨的效果并不理想，有的甚至工作一個月左右就得更換一次軸，這即增加了勞動強度，又增加了成本消耗，造成了人力物力的浪費，降低了工作效率?，F(xiàn)有的柱塞一般靠沖壓一次成型，其柱塞體所用材料大，成本高.特別是磨損后的柱塞需要整體更換，因此造成材料浪費。球墨鑄鐵柱塞性能雖有一定改善,也無法根本解決問題。以上幾種材質(zhì)的柱塞均存在重量重，材料浪費嚴重和成本高等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明為了解決上述問題，設(shè)計了一種中碳鉻GCrl5鋼為材料的柱塞的加工成形制造方法。本發(fā)明設(shè)計了一種以碳鉻GCrl5鋼為材料的柱塞的加工成形制造方法，該柱塞材料主要包括了下列元素的百分比含量Sn 0. I % -0. 2 %, Mn 0.41% -0. 56%, C 0. 8 % -I. 0 %, Si 2 % -3 %, Cr 0. 4 % -0. 7 %，S < 0. 03 %，PO. 01 % -0. 02 %，優(yōu)選 SnO. 12 % -0. 19 %, Mn 0. 45 % -0. 50 %, C 0. 9 % -0. 95 %, Si 2. I % -2. 8 %, Cr 0. 53% -0. 64%, S < 0. 03%, P 0. 01% -0. 02%，其特征在于采用了下列的加工工藝(I) 對用于制坯料的棒料進行正火處理，即將其加熱到940-980°C，保溫3-5h使得鋼材的組織完全奧氏體化虎撲在空氣中均勻冷卻。(2)采用氣相冷凝法制得粉料，對粉末進行預(yù)處理， 首先對粉末進行退火處理，退火溫度為260-28(TC，之后對粉末原料進行篩分，將各種粉末進行均勻混合，采用粉末注射成形法壓制工件，即將粒度為0. 5-20 的細粉與粘結(jié)劑均勻混合成為具有良好流變性的膏狀注射料，用注射成形機注入模腔，所加壓力為15-25Mp，
(3)對壓制成型的活塞桿坯料進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1050-1200°C，燒結(jié)時間為0. 5-2h， 燒結(jié)氣氛為真空。在燒結(jié)結(jié)束時通入通入氫氣且加壓8-10Mp，在空氣中緩慢冷卻，(4)對粉末成形的活塞桿進行完全退火處理，將其加熱到930-950°C，保溫4-6h，爐中緩慢冷卻到 600°C，再快速空冷，(5)對退火后的柱塞進行粗加工，加工余量為2.2-1. 4_，在進行精車， 在車削時要加跟刀架，避免零件變形，加工精度為IT7-IT8，粗精車分開進行保證了零件的精度要求，柱塞心部孔采用鏜削加工，粗精加工分開進行，(6)將經(jīng)過精加工的活塞進行鹽浴淬火，將其加熱到750-820°C后保溫l_2h在鹽水中快速冷卻，清洗后在加入干冰的保溫箱中保溫l_2h，保溫溫度為-60--80°C，在空氣中回復(fù)到室溫，立即進行低溫回火，回火溫度為150-250°C，保溫2-4h，空冷。硬度為58-60HRC，(7)進行滲氮處理，采用離子滲氮法， 即在滲氮爐中通入氮氣，使其電離，氫、氮離子高速沖擊零件表面，滲氮深度為0. 1-0. 2mm,
(8)對兩件端面研磨處理后熱浸油，溫度為160-200°C。本發(fā)明優(yōu)點為首先都鋼料進行正火處理，使得在制坯前調(diào)整了鋼坯的硬度，細化了組織并且網(wǎng)狀碳化物消除并且通過上述工藝得到的柱塞組織致密、耐磨損、重量輕、成本低，可節(jié)約大量原材料，特別是對大型柱塞節(jié)約材料尤為明顯。對配置的粉料進行退火處理，不僅降低了雜質(zhì)的含量，提高粉末純度，同時消除了粉末在加工過程中的加工硬化，提高了粉末的壓縮性。對退火后的粉料進行篩分，混合，使性能不能的組元均勻和混以利于壓制和燒結(jié)狀態(tài)的一致性。通過制粒過程，改善了粉末的流動性和穩(wěn)定性，為壓制做好了準備。該制造方法制得的活塞桿在高溫高壓下不變形，不僅表面硬度高耐磨性好且抗彎曲能力強，疲勞輕度高，而且心部韌性好，使用壽命長，工作可靠性高，由于坯料采用粉末冶金制得，因此耐高溫性好。
具體實施例方式實施例一一種以碳鉻GCrl5鋼為材料的柱塞的加工成形制造方法，該柱塞材料主要包括了下列元素的百分比含量Sn 0. l%,Mn 0. 41%%,C 0. 8%,Si 2%, Cr 0. 4%,S < 0. 03%, PO. 01% -0. 02%，其采用了下列的加工工藝(1)對用于制坯料的棒料進行正火處理，加熱到940°C，保溫3h (2)采用氣相冷凝法制得粉料，對粉末進行預(yù)處理，退火溫度為260°C，篩分、均勻混合粉料，采用粉末注射成形法壓制工件，即將粒度為10 y m的細粉與粘結(jié)劑均勻混合，用注射成形機注入模腔，所加壓力為15Mp，(3)燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1050°C，燒結(jié)時間為0. 7h，燒結(jié)氣氛為真空。在燒結(jié)結(jié)束時通入通入氫氣且加壓8Mp，在空氣中緩慢冷卻， ⑷完全退火處理，將其加熱到930°C，保溫4h，爐中緩慢冷卻到600°C，再快速空冷，(5) 粗加工，加工余量為2. 2mm，在進行精車，在車削時要加跟刀架，避免零件變形，加工精度為 IT7，柱塞心部孔采用鏜削加工，粗精加工分開進行，(6)鹽浴淬火，將其加熱到750°C后保溫Ih在鹽水中快速冷卻，清洗后在加入干冰的保溫箱中保溫lh，保溫溫度為-60°C，在空氣中回復(fù)到室溫，立即進行低溫回火，回火溫度為150°C，保溫2h，空冷。硬度為58HRC，(7) 進行滲氮處理，采用離子滲氮法，滲氮深度為0.1mm，(8)對兩件端面研磨處理后熱浸油，溫度為160°C。實施例二一種以碳鉻GCrl5鋼為材料的柱塞的加工成形制造方法，該柱塞材料主要包括了下列元素的百分比含量Sn 0. 19%, Mn 0. 50%, C 0. 95%, Si 2. 8%, CrO. 64%, S < 0.03%，P 0.02%，其采用了下列的加工工藝(1)對用于制坯料的棒料進行正火處理，加熱到980°C，保溫5h(2)采用氣相冷凝法制得粉料，對粉末進行預(yù)處理，退火溫度為 2800C，篩分、均勻混合粉料，采用粉末注射成形法壓制工件，即將粒度為20 ii m的細粉與粘結(jié)劑均勻混合，用注射成形機注入模腔，所加壓力為25Mp，(3)燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1200°C，燒結(jié)時間為2h，燒結(jié)氣氛為真空。在燒結(jié)結(jié)束時通入通入氫氣且加壓10Mp，在空氣中緩慢冷卻，(4)完全退火處理，將其加熱到950°C，保溫6h，爐中緩慢冷卻到600°C，再快速空冷，
(5)粗加工，加工余量為I. 4mm，在進行精車，在車削時要加跟刀架，避免零件變形，加工精度為IT8，柱塞心部孔采用鏜削加工，粗精加工分開進行，(6)鹽浴淬火，將其加熱到7820°C 后保溫2h在鹽水中快速冷卻，清洗后在加入干冰的保溫箱中保溫2h，保溫溫度為_80°C，在空氣中回復(fù)到室溫，立即進行低溫回火，回火溫度為250°C，保溫4h，空冷。硬度為60HRC，
(7)進行滲氮處理，采用離子滲氮法，滲氮深度為0.2mm，(8)對兩件端面研磨處理后熱浸油，溫度為200°C。申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細工藝設(shè)備和工藝流程， 但本發(fā)明并不局限于上述詳細工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細工藝設(shè)備和工藝流程才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進， 對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種通過粉末冶金法制造的柱塞用材料中碳鉻GCrl5鋼，其特征在于主要包括了下列元素的百分比含量Sn 0. 1% -0. 2%,Mn 0. 41% -0. 56%, CO. 8% -I. 0%,Si 2% -3%, Cr 0. 4% -0. 7%, S < 0. 03%, PO. 01% -0. 02%。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的中碳鉻GCrl5鋼材料，其特征在于Sn0. 12% -0. 19%, Mn 0. 45% -0. 50%, C 0. 9% -0. 95%, Si 2. 1% -2. 8%, Cr 0. 53% -0. 64%, S < 0. 03%, P 0. 01% -0. 02%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的一種用中碳鉻GCrl5鋼為材料的柱塞的加工制造方法，其特征在于(1)對用于制坯料的棒料進行正火處理，即將其加熱到940-980°C，保溫3-5h使得鋼材的組織完全奧氏體化虎撲在空氣中均勻冷卻；(2)將上述棒料采用氣相冷凝法制得粉料，對粉末進行預(yù)處理，首先對粉末進行退火處理，退火溫度為260-280°C， 之后對粉末原料進行篩分，將各種粉末進行均勻混合，采用粉末注射成形法壓制工件，即將粒度為0. 5-20 u m的細粉與粘結(jié)劑均勻混合成為具有良好流變性的膏狀注射料，用注射成形機注入模腔，所加壓力為15-25Mpa，(3)對壓制成型的活塞桿坯料進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1050-1200°C，燒結(jié)時間為0. 5-2h，燒結(jié)氣氛為真空。在燒結(jié)結(jié)束時通入氫氣且加壓8-10Mp，在空氣中緩慢冷卻，(4)對粉末成形的活塞桿進行完全退火處理，將其加熱到930-950°C，保溫4-6h，爐中緩慢冷卻到600°C，再快速空冷，(5)對退火后的柱塞進行粗加工，加工余量為2. 2-1. 4mm,在進行精車，在車削時要加跟刀架，避免零件變形，加工精度為IT7-IT8，粗精車分開進行保證了零件的精度要求，柱塞心部孔采用鏜削加工，粗精加工分開進行，(6)將經(jīng)過精加工的活塞進行鹽浴淬火，將其加熱到750-820°C后保溫l_2h 在鹽水中快速冷卻，清洗后在加入干冰的保溫箱中保溫l_2h，保溫溫度為-60--80°C，在空氣中回復(fù)到室溫，立即進行低溫回火，回火溫度為150-250°C，保溫2-4h，空冷。硬度為 58-60HRC, (7)進行滲氮處理，采用離子滲氮法，即在滲氮爐中通入氮氣，使其電離，氫、氮離子高速沖擊零件表面，滲氮深度為0. 1-0. 2mm, (8)對兩件端面研磨處理后熱浸油，溫度為 160-200 °C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以中碳鉻GCr15鋼為材料的柱塞的加工成形制造方法。該方法屬于粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域。該柱塞通過如下工序?qū)崿F(xiàn)對棒料進行正火處理-粉末冶金制造毛坯-完全退火-粗車-鹽浴淬火-表面化學處理-研磨中心孔-油浸。該制造方法制得的柱塞在高溫高壓下不變形，不僅表面硬度高耐磨性好且抗彎曲能力強，疲勞輕度高，而且心部韌性好，使用壽命長，工作可靠性高，由于坯料采用粉末冶金制得，因此耐高溫性好。
文檔編號B22F3/16GK102534385SQ201210035339
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月16日
發(fā)明者胡春濤 申請人:無錫市萬邦機械制造廠