一種偏心軸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于軸類零件技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種偏心軸，特別是一種適用于高壓柱塞泵、 農(nóng)用隔膜泵等設(shè)備的偏心軸。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中，偏心軸是高壓柱塞泵、農(nóng)用隔膜泵等設(shè)備的重要零部件，它的中心并 非在軸線的中心，一般的軸，只能帶動(dòng)工件自轉(zhuǎn)，但是偏心軸，不但能傳遞自轉(zhuǎn)，同時(shí)還能傳 遞公轉(zhuǎn)。偏心軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有平行而不重合的兩條軸線。
[0003] 在目前市場上，大多數(shù)偏心軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，其偏心軸體只有一個(gè)，因此其只能推 動(dòng)一個(gè)活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，無法滿足實(shí)際使用需求。
[0004] 綜上所述，為解決現(xiàn)有偏心軸結(jié)構(gòu)上的不足，需要設(shè)計(jì)一種設(shè)計(jì)合理、穩(wěn)定性好的 偏心軸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種設(shè)計(jì)合理、穩(wěn)定性好 的偏心軸。
[0006] 本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種偏心軸，包括主體，在主體上沿主 體軸心線方向一體式偏心設(shè)置有一行第一偏心軸體和一行第二偏心軸體，所述主體的軸心 線、第一偏心軸體的軸心線、第二偏心軸體的軸心線相互平行設(shè)置；
[0007] 其中，所述主體包括芯體以及設(shè)置在芯體外側(cè)的耐磨層，所述芯體由鋼材制 成，所述鋼材由以下成分（以質(zhì)量百分比計(jì)）組成：C :0.37-0. 44 %，Cr :1. 1-1.5%， Ni ：0. 8-1. 1 %, Si ：0. 2-0. 4 %, Mn ：0. 6-0. 8 %, Mo ：0. 2-0. 3 %, B ：0. 005-0. 01 %, W ： 0· 05-0. 08 %，Ti :0· 05-0. 08 %，V :0· 1-0. 3 %，稀 土元素：0· 01-0. 05 %，S 彡 0· 02 %， PS 0.02%，余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)元素。
[0008] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一偏心軸體的軸心線、第二偏心軸體的軸心線 分列于主體的軸心線兩側(cè)。
[0009] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一偏心軸體的數(shù)量為一個(gè)。
[0010] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二偏心軸體的數(shù)量為兩個(gè)。
[0011] 作為本發(fā)明的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述主體由左及右依次同軸設(shè)為前段、第一過渡段、 第二過渡段、第三過渡段、第四過渡段、第五過渡段、后段，所述主體的直徑按以下順序遞 增：前段、第二過渡段、第一過渡段、第三過渡段、后段、第五過渡段，所述第四過渡段的直徑 與第三過渡段的直徑相等，所述第一偏心軸體設(shè)置在第一過渡段與第二過渡段之間，所述 第一偏心軸體的直徑大于第三過渡段的直徑并小于后段的直徑，所述一個(gè)第二偏心軸體設(shè) 置在第二過渡段與第三過渡段之間，另一個(gè)第二偏心軸體設(shè)置在第三過渡段與第四過渡段 之間，所述第二偏心軸體的直徑大于第三過渡段的直徑并小于后段的直徑。
[0012] 作為本發(fā)明的又進(jìn)一步改進(jìn)，在前段的外周側(cè)面上設(shè)有至少一個(gè)環(huán)形槽，在后段 中部設(shè)有與主體同軸設(shè)置的中心通孔。
[0013] 現(xiàn)有技術(shù)中，偏心軸多采用鋼材制成，尤其是較多的采用40CrNiMo合金鋼進(jìn)行制 備。因?yàn)椋?0CrNiMo合金鋼的強(qiáng)度、韌性等綜合性能較好。但是，40CrNiMo合金鋼也存在一 定缺陷，比如白點(diǎn)敏感性高、有回火脆性、成本高等，制成的偏心軸在工作過程中易發(fā)生疲 勞斷裂現(xiàn)象而遭到毀滅性破壞。因此，本發(fā)明首先對40CrNiMo合金鋼的組成成分及其質(zhì)量 百分比進(jìn)行了改性，以獲得強(qiáng)度、韌性等性能更好、成本較低的改進(jìn)型40CrNiMo合金鋼。
[0014] 本發(fā)明對40CrNiMo合金鋼的組成成分及其質(zhì)量百分比的改性主要是在40CrNiMo 合金鋼的基礎(chǔ)上，降低了 Ni元素的含量，提高了 Cr元素的含量，添加了微量的B、Ti、V、W* 稀土元素，并適當(dāng)?shù)恼{(diào)整了其它元素的質(zhì)量百分比。
[0015] 因?yàn)?，在合金鋼中，鎳是提高鋼的?qiáng)度，保持鋼的塑性和韌性的重要元素，但是， 鎳是稀缺資源，過多添加會(huì)明顯增加成本。因此，本發(fā)明改進(jìn)型40CrNiMo合金鋼降低了 Ni元素的質(zhì)量百分比，將其含量控制在0. 8-1. 1 %之間，在此范圍內(nèi)，既能保證鋼的性能不 會(huì)下降太多，又能降低一定的成本，處于一個(gè)相對較為平衡的狀態(tài)。同時(shí)，本發(fā)明改進(jìn)型 40CrNiMo合金鋼還提高了絡(luò)元素的質(zhì)量百分比到1. 1-1. 5%范圍內(nèi)，從而提高了合金鋼的 強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但卻降低了合金鋼的塑性和韌性。因此，結(jié)合鉻元素的質(zhì)量百分比及 其在合金鋼的作用，如果本發(fā)明改進(jìn)型40CrNiMo合金鋼中Ni元素的質(zhì)量百分比低于0. 8 % 之后，雖然在成本上降幅較大，但合金鋼的塑性、韌性等性能不能滿足使用需求。因此，本發(fā) 明改進(jìn)型40CrNiMo合金鋼的Ni元素和Cr元素的質(zhì)量百分比的調(diào)整范圍必須控制在上述 范圍內(nèi)。
[0016] 由于本發(fā)明改進(jìn)型40CrNiMo合金鋼降低了 Ni元素的含量，提高了鉻元素的含量， 因此，改進(jìn)型40CrNiMo合金鋼的強(qiáng)度、韌性、塑性等性能未能達(dá)到較大的改善。因此，本發(fā) 明適量的加入B、Ti、V、W和稀土元素用以改善改進(jìn)型40CrNiMo合金鋼的綜合性能。其中， B、Ti、V三種元素都能細(xì)化組織晶粒，使合金鋼的組織更致密化，提高改進(jìn)型40CrNiMo合金 鋼的強(qiáng)度、硬度和塑性等性能，還能提高改進(jìn)型40CrNiMo合金鋼的耐腐蝕性。而添加的稀 土元素主要為鑭系元素中的一種或多種，它不僅可以細(xì)化合金鋼的晶粒和組織，還可以中 和S、P等干擾元素的不良作用，從而提高本發(fā)明改進(jìn)型40CrNiMo的強(qiáng)度、硬度等性能。
[0017] 因此，本發(fā)明通過上述調(diào)整對40CrNiMo合金鋼的組成成分及其質(zhì)量百分比進(jìn)行 了改性，獲得了強(qiáng)度、韌性等性能更好、成本較低的改進(jìn)型40CrNiMo合金鋼。
[0018] 本發(fā)明改進(jìn)型40CrNiMo合金鋼仍然可以采用40CrNiMo合金鋼的制備方法制備得 到。
[0019] 作為本發(fā)明的更進(jìn)一步改進(jìn)，鋼材主要經(jīng)強(qiáng)韌化處理和磨加工后制備得到芯體。
[0020] 本發(fā)明通過現(xiàn)有技術(shù)制備得到改進(jìn)型40CrNiMo合金鋼后，改進(jìn)型40CrNiMo合金 鋼再通過強(qiáng)韌化處理和磨加工后制備得到偏心軸芯體。
[0021] 作為本發(fā)明的又進(jìn)一步改進(jìn)，強(qiáng)韌化處理工藝包括過熱淬火工藝和回火工藝，過 熱淬火工藝中過熱淬火溫度為1150-1350°C，過熱淬火保溫時(shí)間為1. 0-1. 5min/mm，回火工 藝中回火溫度為200-230°C，回火保溫時(shí)間為2-3min/mm。
[0022] 過熱淬火工藝是鋼材進(jìn)行強(qiáng)韌化處理的重要手段。本發(fā)明改進(jìn)型40CrNiMo合金 鋼受最新配伍的化學(xué)成分、晶粒大小、過熱淬火介質(zhì)（本發(fā)明優(yōu)選為油淬）、Ms點(diǎn)以下的冷 卻速度以及回火工藝等的影響，經(jīng)上述強(qiáng)韌化處理后，會(huì)有一定量的殘余奧氏體。在現(xiàn)有 技術(shù)中，一般認(rèn)為殘余奧氏體的存在會(huì)降低鋼材的力學(xué)性能。但是，實(shí)際上，本發(fā)明改進(jìn)型 40CrNiMo合金鋼經(jīng)強(qiáng)韌化處理后存在的一定量的殘余奧氏體可以成為韌性相，從而提高其 韌性，使產(chǎn)品偏心軸達(dá)到較好的強(qiáng)韌配合，斷裂韌性提高1倍以上，減少了疲勞裂紋，避免 偏心軸在使用過程中發(fā)生脆性斷裂，提高了使用壽命和安全可靠性。因?yàn)椋?dāng)裂紋擴(kuò)展遇到 韌性相時(shí)由于韌性相產(chǎn)生塑性變形，使裂紋前端鈍化，而且韌性相變要消耗能量使裂紋擴(kuò) 展受阻；而且，裂紋擴(kuò)展遇到韌性相使裂紋難于直線前進(jìn)，而迫使裂紋改變方向或分岔，從 而松弛了能量、提高了韌性，對阻止裂紋擴(kuò)張有明顯好處。
[0023] 作為本發(fā)明的又進(jìn)一步改進(jìn)，磨加工工藝主要包括下料、粗加工、半精加工和精加 工工藝。本發(fā)明改進(jìn)型40CrNiMo合金鋼經(jīng)強(qiáng)韌化處理后，采用偏心軸典型零件加工工藝將 改進(jìn)型40CrNiMo合金鋼材料加工成偏心軸芯體。
[0024] 作為本發(fā)明的又進(jìn)一步改進(jìn)，芯體外側(cè)通過等離子噴涂工藝噴涂形成耐磨層。
[0025] 本發(fā)明將偏心軸芯體經(jīng)等離子噴涂工藝在芯體外側(cè)噴涂形成一層耐磨層后制得 得到最終產(chǎn)品偏心軸。
[0026] 等離子噴涂工藝是采用由直流電驅(qū)動(dòng)的等離子電弧作為熱源，將陶瓷、合金、金屬 等材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)（本發(fā)明優(yōu)選陶瓷），并以高速噴向經(jīng)過預(yù)處理的偏心軸 坯件表面而形成附著牢固的表面層的方法。使偏心軸表面具有耐磨、耐蝕、耐高溫氧化、電 絕緣、隔熱、防輻射、減磨和密封等性能，強(qiáng)化和改善了偏心軸的表面性能。
[0027] 此外，本發(fā)明偏心軸芯體外側(cè)的耐磨層可以為等厚噴涂，也可以結(jié)合偏心軸工作 過程中實(shí)際磨損情況，在磨損較快、較嚴(yán)重的部位形成較厚的耐磨層，還可以在磨損較快、 較嚴(yán)重的部位采用更耐磨的陶瓷材料進(jìn)行噴涂。
[0028] 作為本發(fā)明的又進(jìn)一步改進(jìn)，等離子噴涂工藝為超音速等離子噴涂工藝。而超音 速等離子噴涂工藝是等離子噴涂工藝中的一種，它是將主氣（氬氣，流量較?。┯珊髽岓w輸 入，而大量的次級(jí)氣（氮?dú)饣虻獨(dú)馀c氫氣的混合氣）經(jīng)氣體旋流環(huán)的作用后，與主氣一同從 拉伐爾管形的二次噴嘴射出（鎢極接負(fù)極，引弧時(shí)，一次噴嘴接正極），在初級(jí)氣中經(jīng)高頻 引弧，而后，正極轉(zhuǎn)接二次噴嘴，即在鎢極與二次噴嘴內(nèi)壁間產(chǎn)生電弧。在旋轉(zhuǎn)的次級(jí)氣的 強(qiáng)烈作用下，電弧被壓縮在噴嘴的中心并拉長至噴嘴外緣，形成高壓的擴(kuò)展等離子弧。大功 率擴(kuò)展的等離子弧有效地加熱主氣和次級(jí)氣，從而獲得從噴嘴射出的穩(wěn)定的、集聚的超音 速等離子射流。噴射粉末經(jīng)送粉嘴加入超音速等離子流，獲得很高的溫度和動(dòng)能，撞擊在工 件表面形成涂層。該方法主要特點(diǎn)在于具有極高的熱源溫度（等離子弧溫度高達(dá)16000°C ) 和功率，因此能夠在短時(shí)間內(nèi)將陶瓷粉末加熱到其熔點(diǎn)以上，得到高