一種柱塞泵用傳動軸的熱處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種柱塞泵用傳動軸的熱處理工藝，其特征在于，具體步驟為：選用牌號為20CrMnTi的材料粗加工柱塞泵用傳動軸工件，進行升溫、保溫、強滲、擴散、降溫、保溫、淬火和回火，精加工得到柱塞泵用傳動軸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明加強了傳動軸齒輪的承載沖擊載荷的能力、縮短了熱處理時間，并能達到設(shè)計所需的表面、心部硬度及硬化層深度要求。從材料和熱處理成本上比較，都比現(xiàn)有工藝性價比高，從而有效地提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種柱塞泵用傳動軸的熱處理工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種柱塞泵用傳動軸的熱處理工藝，屬于工程材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]柱塞泵是液壓系統(tǒng)中的重要零件，作用是為整機系統(tǒng)提供液壓能，其重要性相當于人體中的心臟，必須時刻正確、有效、可靠地工作，這也使柱塞泵的設(shè)計難度增大。其中傳動軸通過花鍵連接套與發(fā)動機相連接帶動缸體轉(zhuǎn)動，使柱塞在缸體腔中往復(fù)運動實現(xiàn)從油箱中吸油并通過配流盤壓出高壓油的過程，從而將機械能轉(zhuǎn)化為液壓能。在此過程中傳動軸的作用居功至偉，但也受到缸體對它產(chǎn)生的彎曲力及發(fā)動機對其產(chǎn)生的扭力。因此傳動軸材料的選型和熱處理后的性能要求如下:
[0003]①表面硬度高，以保證優(yōu)異的耐磨性和接觸疲勞抗力，同時具有適當?shù)乃苄院晚g性。
[0004]②心部具有高的韌性和足夠高的強度。心部韌性不足時，在沖擊載荷或過載作用下容易斷裂；強度不足則傳動軸易變形。
[0005]目前高噸位柱塞泵上使用的傳動軸多采用31CrMoV9進行氮化使用，其優(yōu)點是在調(diào)質(zhì)及氮化后能獲得較好的 綜合力學(xué)性能，滲氮層具有良好的耐磨性、抗疲勞強度，耐腐蝕性。同時，它也具有工藝復(fù)雜，熱處理時間長、成本高，滲氮層薄而脆不能承受太大的接觸應(yīng)力和沖擊載荷等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種新工藝來制作傳動軸，通過特有熱處理工藝，達到提高強度、硬度及耐磨性的要求，同時減少成本。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種柱塞泵用傳動軸的熱處理工藝，其特征在于，具體步驟為:
[0008]第一步:升溫階段:選用牌號為20CrMnTi的材料粗加工柱塞泵用傳動軸工件，將其置于爐子內(nèi)，充入氮氣和甲醇，保證工件表面碳勢為0.5~0.7%，在90min~120min內(nèi)使溫度達到900~950°C ；
[0009]第二步:強滲階段:在第二步的基礎(chǔ)上將碳勢增加到1.05%，碳的分解率控制在83%，保溫 IOOmin ；
[0010]第三步:擴散階段:在第二步的基礎(chǔ)上將碳勢調(diào)節(jié)到0.9%，碳的分解率控制在95%，保溫 IOOmin ；
[0011]第四步:降溫階段:在第四步的基礎(chǔ)上將碳勢調(diào)節(jié)到0.8%，在60~90min內(nèi)使溫度降至860°C ；
[0012]第五步:保溫階段:在第四步的基礎(chǔ)上保溫40~60min ；
[0013]第六步:淬火階段:在第五步的基礎(chǔ)上用油進行淬火，淬火溫度控制在860°C，時間為35min ；[0014]第七步:回火階段:在第六步的基礎(chǔ)上進行回火，回火溫度控制在180°C，時間為120~150min ;出爐，精加工得到柱塞泵用傳動軸。
[0015]優(yōu)選地，所述的第七步所得的柱塞泵用傳動軸的表面硬度60~64HRC，滲碳層深
0.6~1.0mm,心部硬度38~45HRC。
[0016]優(yōu)選地,所述的第一步中，每10根柱塞泵用傳動軸工件充入0.6m3氮氣和4L~6L甲醇。
[0017]與現(xiàn)有的柱塞泵用傳動軸的性能相比，本發(fā)明改善了氮化齒輪齒根強度低、齒側(cè)面承載能力較弱的缺陷，加強了傳動軸齒輪的承載沖擊載荷的能力、縮短了熱處理時間，并能達到設(shè)計所需的表面、心部硬度及硬化層深度要求。從材料和熱處理成本上比較，都比現(xiàn)有技術(shù)性價比高，故本發(fā)明所述方案能有效地提高生產(chǎn)效率，降低成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為實施例的柱塞泵用傳動軸材料(20CrMnTi)的熱處理工藝圖；
[0019]圖2為實施例與對比例提供的柱塞泵用傳動軸材料的硬度梯度對比示意圖；
[0020]圖3為對比例的柱塞泵用傳動軸材料(3ICrMoV9)的熱處理工藝圖；
[0021]圖4為實施例所得的柱塞泵用傳動軸的表面金相組織圖；
[0022]圖5為實施例所得的柱塞泵用傳動軸的心部金相組織圖。
[0023]圖6為對比例所得的柱塞泵用傳動軸的表面金相組織圖；
[0024]圖7為對比例所得的柱塞泵用傳動軸的心部金相組織圖。
【具體實施方式】
[0025]為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
[0026]實施例
[0027]如圖1所示，本實施例的柱塞泵用傳動軸的熱處理工藝的具體步驟為:
[0028]第一步:升溫階段:選用牌號為20CrMnTi的材料粗加工柱塞泵用傳動軸工件，將其置于爐子內(nèi)，充入氮氣和甲醇，每10根柱塞泵用傳動軸工件充入0.6m3氮氣和5L甲醇，保證工件表面碳勢為0.6%，在90min內(nèi)使溫度達到910°C ;
[0029]第二步:強滲階段，在第二步的基礎(chǔ)上將碳勢增加到1.05%，碳的分解率控制在83%，保溫 IOOmin ；
[0030]第三步:擴散階段，在第二步的基礎(chǔ)上將碳勢調(diào)節(jié)到0.9%，碳的分解率控制在95%，保溫 IOOmin ；
[0031]第四步:降溫階段，在第四步的基礎(chǔ)上將碳勢調(diào)節(jié)到0.8%，在60min內(nèi)使溫度降至 860。。；
[0032]第五步:保溫階段，在第四步的基礎(chǔ)上保溫40min ；
[0033]第六步:淬火階段，在第五步的基礎(chǔ)上用油進行淬火，淬火溫度控制在860°C，時間為35min ；
[0034]第七步:回火階段，在第六步的基礎(chǔ)上進行回火，回火溫度控制在180°C，時間為120min ;出爐，精加工得到柱塞泵用傳動軸。
[0035]所得的柱塞泵用傳動軸滲碳淬火后的金相組織如下:[0036]表面組織:針狀馬氏體+少量殘余奧氏體，如圖4所示；
[0037]心部組織:低碳馬氏體+少量貝氏體，如圖5所示。
[0038]對比例
[0039]如圖3所示，現(xiàn)有的為柱塞泵用傳動軸的生產(chǎn)方法的具體步驟為:
[0040]第一步:選用牌號為31CrMoV9的材料粗加工柱塞泵用傳動軸工件，將其置于容器內(nèi)，將容器抽真空后，充入氮氣；
[0041]第二步:加熱至340°C，保溫40min，加入0.2m3丙烷，氨氣分解率為20% ；
[0042]第三步:加熱至550°C，保溫6h，加入1.2m3丙烷、42m3液氨、18m3液氮及3.611130)2混合，氨氣分解率為60%，氨氣流量為6m3/h ;再保溫1.5h，氨氣分解率70%，氨氣流量為7m3/h ；
[0043]第四步:在80°C保溫IOmin后，出爐，精加工得到柱塞泵用傳動軸。
[0044]所得的柱塞泵用傳動軸氮化后的金相組織如下:
[0045]表面組織為:白亮層+過渡層組織，如圖6所示；
[0046]心部組織為:回火索氏體+貝氏體組織，如圖7所示。
[0047]實施例與對比例的材料元素組分列表如下:
[0048]
【權(quán)利要求】
1.一種柱塞泵用傳動軸的熱處理工藝，其特征在于，具體步驟為: 第一步:升溫階段:選用牌號為20CrMnTi的材料粗加工柱塞泵用傳動軸工件，將其置于爐子內(nèi)，充入氮氣和甲醇，保證工件表面碳勢為0.5~0.7%，在90min~120min內(nèi)使溫度達到900~950 0C ； 第二步:強滲階段:在第二步的基礎(chǔ)上將碳勢增加到1.05%，碳的分解率控制在83%，保溫 100min ； 第三步:擴散階段:在第二步的基礎(chǔ)上將碳勢調(diào)節(jié)到0.9%，碳的分解率控制在95%，保溫 100min ； 第四步:降溫階段:在第四步的基礎(chǔ)上將碳勢調(diào)節(jié)到0.8%，在60~90min內(nèi)使溫度降至 860。。； 第五步:保溫階段:在第四步的基礎(chǔ)上保溫40~60min ； 第六步:淬火階段:在第五步的基礎(chǔ)上用油進行淬火，淬火溫度控制在860°C，時間為35min ； 第七步:回火階段:在第六步的基礎(chǔ)上進行回火，回火溫度控制在180°C，時間為120~150min ;出爐，精加工得到柱塞泵用傳動軸。
2.如權(quán)利要求1所述的柱塞泵用傳動軸的熱處理工藝，其特征在于，所述的第八步所得的柱塞泵用傳動軸的表面硬度60~64HRC，滲碳層深0.6~1.0mm，心部硬度38~45HRC。
3.如權(quán)利要求1所述的柱塞泵用傳動軸的熱處理工藝，其特征在于，所述的第一步中，每10根柱塞泵用傳動軸工件 充入0.6m3氮氣和4L~6L甲醇。
【文檔編號】C23C8/22GK103589987SQ201310656262
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】趙寧, 蘇斌, 張雙紅 申請人:龍工（上海）精工液壓有限公司