本发明涉及液压控制元件技术领域，具体涉及一种液压柱塞泵的柱塞的加工方法。
背景技术：
柱塞泵是液压系统的一个重要装置，它是依靠柱塞在缸体中作往复运动造成密封容积的变化来实现吸油与压油。柱塞泵由其额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，被广泛应用于石油、天然气井场输送系统。柱塞主要与铜滑靴配合在液压柱塞泵一起工作。液压柱塞泵广泛应用在液压系统的控制和液压系统的执行等控制工程。主要装机类型有汽车工程、航空工程、工程机械等行业。
目前同类的液压柱塞泵的柱塞的主要生产方法是：s1.车加工；s2.渗碳淬火；s3.磨加工。通常的柱塞材料主要选择20crmo合金钢，常常会出现不耐磨、寿命短，有时候会出现卡滞的现象。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种液压柱塞泵的柱塞的加工方法，使用31crmov9材料氮化处理替代原来的20crmo材料渗碳淬火处理，热后磨加工由切入磨磨床成型替代原来的通过式贯穿磨床，使得产品表面硬度高更耐磨；外圆表面稍微凸起，两端4-8mm处塌边，工作时接触面更少更圆滑，运行更平稳，不会卡滞，确保加工产品满足图纸技术要求。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种液压柱塞泵的柱塞的加工方法，将31crmov9材料进行加工，包括以下步骤：
s1.车加工；
s2.氮化热处理；
包括：
s201.来料检验；
s202.清洗；
s203.装夹；
s204.预氧化；
s205.排气；
s206.氮碳共渗；
s207.冷却；
s208.出炉；
s3.切入磨加工。
作为本发明的进一步改进，所述31crmov9材料由以下原料按重量百分比制备而成：c0.27-0.34％，si不高于0.4％，mn0.4-0.7％，p不高于0.025％，s0.02-0.035％，cr2.3-2.7％，mo0.15-0.25％，v0.1-0.2％，余量为铁。
31crmov9和20crmo主要区别是金属元素的含量百分比不一样，20crmo属于低碳合金钢，适合渗碳淬火处理；另31crmov9里面还含有与氮亲和力很强的元素钒(v)，属于渗氮钢，适合氮化处理。与渗碳淬火相比，氮化处理后不仅表面表面能获得更高的硬度和疲劳强度，而且芯部也具有足够强度和韧度。
作为本发明的进一步改进，步骤s2中所述氮化热处理使用的仪器为热处理氮化炉。
作为本发明的进一步改进，步骤s2中所述氮化热处理的具体工序为：
s201.来料检验，确认零件型号、数量与送货单或流转卡相符，无外观缺陷；
s202.清洗，零件在水基清洗剂中浸泡2-3min，并上下晃动，然后在碳氢清洗剂中浸泡2-3min，并上下晃动，零件不要磕碰，最后用压缩空气吹干；
s203.装夹，将零件按要求放置在工装挂具上；
s204.预氧化，升温到第一温度保温45±10min进行预氧化；
s205.排气，在第一温度下通入1-1.5m3/h的氮气进行排气，排气时间在45±10min，继续升温，并持续通入1-1.5m3/h的氮气；
s206.氮碳共渗，当炉内温度升到第二温度时，调整氮气流量为3-4m3/h，保温800±60min，调整氮气流量为2-4m3/h，保持1800±60min；
s207.冷却，渗氮结束后，停止加热，关闭二氧化碳，将氮气流量调小到0.5-1m3/h，同时启动
鼓风机进行降温；
s208.出炉，当炉内温度将至第三温度以下，关闭氮气，打开炉盖，取出零件空冷至室温，进行检测，不符合重复步骤s2。
作为本发明的进一步改进，所述水基清洗剂由以下原料按重量份混合而成：十二烷基苯磺酸钠10-20份、吐温-805-10份、渗透剂jfc1-3份、偏铝酸钠1-5份和去离子水100-120份。
作为本发明的进一步改进，所述碳氢清洗剂由以下原料按重量份混合而成：石油醚100-150份、正己烷20-50份、环己烷10-17份、乙酸2-4份。
作为本发明的进一步改进，所述第一温度为370±10℃；所述第二温度为505±10℃；所述第三温度为180℃。
作为本发明的进一步改进，所述检测标准为表面硬度不小于725hv10；硬化层深度不小于32mm。
作为本发明的进一步改进，步骤s3中所述切入磨加工使用的仪器为切入磨磨床。
作为本发明的进一步改进，步骤s3中所述切入磨加工采用切入磨和仿形板一次成型加工。
通过磨加工方法的改变，零件氮化处理和外圆切入磨；表面硬度可以达到更高，外圆两端更圆滑的过度，使得加工完柱塞可以在柱塞泵工作时，更耐磨后寿命更长久，工作时接触面更少更圆滑，运行更平稳，不会卡滞。
本发明具有如下有益效果：本专利的氮化柱塞加工，选用特殊的材料为31crmov9的柱塞(结构如图1)，在车加工后通过热处理氮碳共渗(氮化处理)再磨加工。
主要优点是：
(1)热处理氮化后表面硬度提高，表面更耐磨，使用寿命加长；
(2)外圆表面稍微凸起，两端4-8mm处塌边，工作时接触面更少更圆滑，运行更平稳，不会卡滞。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为31crmov9柱塞的结构示意图；
图2为氮化热处理温度-时间曲线图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1液压柱塞泵的柱塞的加工方法
原料：31crmov9材料由以下原料按重量百分比制备而成：c0.27％，si0.2％，mn0.4％，p0.02％，s0.02％，cr2.3％，mo0.15％，v0.1％，余量为铁。
s1.车加工；
s2.氮化热处理，使用的仪器为热处理氮化炉；
包括：
s201.来料检验，确认零件型号、数量与送货单或流转卡相符，无外观缺陷；
s202.清洗，零件在水基清洗剂中浸泡2min，并上下晃动，然后在碳氢清洗剂中浸泡2-3min，并上下晃动，零件不要磕碰，最后用压缩空气吹干；
水基清洗剂由以下原料按重量份混合而成：十二烷基苯磺酸钠10份、吐温-805份、渗透剂jfc1份、偏铝酸钠1份和去离子水100份；
碳氢清洗剂由以下原料按重量份混合而成：石油醚100份、正己烷20份、环己烷10份、乙酸2份；
s203.装夹，将零件按要求放置在工装挂具上；
s204.预氧化，升温到370℃保温45min进行预氧化；
s205.排气，在370℃通入1m3/h的氮气进行排气，排气时间在45±10min，继续升温，并持续通入1m3/h的氮气；
s206.氮碳共渗，当炉内温度升到505℃时，调整氮气流量为3m3/h，保温800min，调整氮气流量为2m3/h，保持1800min；
s207.冷却，渗氮结束后，停止加热，关闭二氧化碳，将氮气流量调小到0.5m3/h，同时启动鼓风机进行降温；
s208.出炉，当炉内温度将至180℃以下，关闭氮气，打开炉盖，取出零件空冷至室温，进行检测，不符合重复步骤s2；
检测标准为表面硬度732hv10；硬化层深度33mm；
s3.切入磨加工，使用的仪器为切入磨磨床，采用切入磨和仿形板一次成型加工。
实施例2液压柱塞泵的柱塞的加工方法
原料：31crmov9材料由以下原料按重量百分比制备而成：c0.34％，si0.1％，mn0.7％，p0.022％，s0.035％，cr2.7％，mo0.25％，v0.2％，余量为铁。
s1.车加工；
s2.氮化热处理，使用的仪器为热处理氮化炉；
包括：
s201.来料检验，确认零件型号、数量与送货单或流转卡相符，无外观缺陷；
s202.清洗，零件在水基清洗剂中浸泡2-3min，并上下晃动，然后在碳氢清洗剂中浸泡2-3min，并上下晃动，零件不要磕碰，最后用压缩空气吹干；
水基清洗剂由以下原料按重量份混合而成：十二烷基苯磺酸钠20份、吐温-8010份、渗透剂jfc3份、偏铝酸钠5份和去离子水120份；
碳氢清洗剂由以下原料按重量份混合而成：石油醚150份、正己烷50份、环己烷17份、乙酸4份；
s203.装夹，将零件按要求放置在工装挂具上；
s204.预氧化，升温到380℃保温55min进行预氧化；
s205.排气，在380℃通入1.5m3/h的氮气进行排气，排气时间在55min，
继续升温，并持续通入1.5m3/h的氮气；
s206.氮碳共渗，当炉内温度升到515℃时，调整氮气流量为4m3/h，保温860min，调整氮气流量为4m3/h，保持1860min；
s207.冷却，渗氮结束后，停止加热，关闭二氧化碳，将氮气流量调小到1m3/h，同时启动鼓风机进行降温；
s208.出炉，当炉内温度将至180℃以下，关闭氮气，打开炉盖，取出零件空冷至室温，进行检测，不符合重复步骤s2；
s3.切入磨加工，使用的仪器为切入磨磨床，采用切入磨和仿形板一次成型加工。
实施例3液压柱塞泵的柱塞的加工方法
原料：31crmov9材料由以下原料按重量百分比制备而成：c0.3％，si0.3％，mn0.6％，p0.024％，s0.03％，cr2.5％，mo0.2％，v0.15％，余量为铁。
s1.车加工；
s2.氮化热处理，使用的仪器为热处理氮化炉；
包括：
s201.来料检验，确认零件型号、数量与送货单或流转卡相符，无外观缺陷；
s202.清洗，零件在水基清洗剂中浸泡2.5min，并上下晃动，然后在碳氢清洗剂中浸泡2.5min，并上下晃动，零件不要磕碰，最后用压缩空气吹干；
水基清洗剂由以下原料按重量份混合而成：十二烷基苯磺酸钠15份、吐温-807份、渗透剂jfc2份、偏铝酸钠3份和去离子水110份；
碳氢清洗剂由以下原料按重量份混合而成：石油醚125份、正己烷35份、环己烷14份、乙酸3份；
s203.装夹，将零件按要求放置在工装挂具上；
s204.预氧化，升温到360℃保温35min进行预氧化；
s205.排气，在360℃通入1.2m3/h的氮气进行排气，排气时间在35min，继续升温，并持续通入1.2m3/h的氮气；
s206.氮碳共渗，当炉内温度升到505±10℃时，调整氮气流量为3.5m3/h，保温740min，调整氮气流量为3m3/h，保持1740min；
s207.冷却，渗氮结束后，停止加热，关闭二氧化碳，将氮气流量调小到0.7m3/h，同时启动鼓风机进行降温；
s208.出炉，当炉内温度将至180℃以下，关闭氮气，打开炉盖，取出零件空冷至室温，进行检测，不符合重复步骤s2；
s3.切入磨加工，使用的仪器为切入磨磨床，采用切入磨和仿形板一次成型加工。
实施例4
与实施例3相比，水基清洗剂中未添加偏铝酸钠，由以下原料按重量份混合而成：十二烷基苯磺酸钠15份、吐温-807份、渗透剂jfc2份和去离子水110份，其他条件均不改变。
实施例5
与实施例3相比，碳氢清洗剂中未添加乙酸，由以下原料按重量份混合而成：石油醚125份、正己烷35份、环己烷14份、乙酸3份，其他条件均不改变。
对比例1
材料为普通20crmo材料，热处理工艺为渗碳淬火，磨加工采用通过式贯穿磨床进行。
对比例2
与实施例3相比，原料中不含有v元素，31crmov9材料由以下原料按重量百分比制备而成：c0.3％，si0.3％，mn0.6％，p0.024％，s0.03％，cr2.5％，mo0.2％，余量为铁。
测试例1
将本发明实施例1-5和对比例1-2制得的液压柱塞泵的柱塞进行性能测试，结果见表1。
表1
20crmo属于低碳合金钢，适合渗碳淬火处理。31crmov9里面还含有与氮亲和力很强的元素钒(v)，属于渗氮钢，适合氮化处理。与渗碳淬火相比，氮化处理后不仅表面表面能获得更高的硬度和疲劳强度，而且芯部也具有足够强度和韧度。
实施例4、实施例5中分别在水基清洗剂和碳氢清洗剂中没有添加偏铝酸钠或乙酸，制得的柱塞的表面硬度下降，可见，将柱塞模型浸泡在水基清洗剂中后，偏铝酸钠容易附着在表面，继续在碳氢清洗剂中浸泡后，与酸接触后能够形成一层较硬的
氧化铝薄膜，从而一定程度上提高了柱塞的表面硬度，另一方面，起到了很好的缓释效果，制得的柱塞不容易发生氧化而降低精度。
与现有技术相比，本专利的氮化柱塞加工，选用特殊的材料为31crmov9的柱塞(结构如图1)，在车加工后通过热处理氮碳共渗(氮化处理)再磨加工。
主要优点是：
(1)热处理氮化后表面硬度提高，表面更耐磨，使用寿命加长；
(2)外圆表面稍微凸起，两端4-8mm处塌边，工作时接触面更少更圆滑，运行更平稳，不会卡滞。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种液压柱塞泵的柱塞的加工方法，其特征在于，将31crmov9材料进行加工，包括以下步骤：
s1.车加工；
s2.氮化热处理；
具体工序为：
s201.来料检验，确认零件型号、数量与送货单或流转卡相符，无外观缺陷；
s202.清洗，零件在水基清洗剂中浸泡2-3min，并上下晃动，然后在碳氢清洗剂中浸泡2-3min，并上下晃动，零件不要磕碰，最后用压缩空气吹干；
s203.装夹，将零件按要求放置在工装挂具上；
s204.预氧化，升温到第一温度保温45±10min进行预氧化；
s205.排气，在第一温度下通入1-1.5m3/h的氮气进行排气，排气时间在45±10min，继续升温，并持续通入1-1.5m3/h的氮气；
s206.氮碳共渗，当炉内温度升到第二温度时，调整氮气流量为3-4m3/h，保温800±60min，调整氮气流量为2-4m3/h，保持1800±60min；
s207.冷却，渗氮结束后，停止加热，关闭二氧化碳，将氮气流量调小到0.5-1m3/h，同时启动鼓风机进行降温；
s208.出炉，当炉内温度将至第三温度以下，关闭氮气，打开炉盖，取出零件空冷至室温，进行检测，不符合重复步骤s2；
s3.切入磨加工。
2.根据权利要求1所述液压柱塞泵的柱塞的加工方法，其特征在于，所述31crmov9材料由以下原料按重量百分比制备而成：c0.27-0.34％，si不高于0.4％，mn0.4-0.7％，p不高于0.025％，s0.02-0.035％，cr2.3-2.7％，mo0.15-0.25％，v0.1-0.2％，余量为铁。
3.根据权利要求1所述液压柱塞泵的柱塞的加工方法，其特征在于，步骤s2中所述氮化热处理使用的仪器为热处理氮化炉。
4.根据权利要求1所述液压柱塞泵的柱塞的加工方法，其特征在于，所述水基清洗剂由以下原料按重量份混合而成：十二烷基苯磺酸钠10-20份、吐温-805-10份、渗透剂jfc1-3份、偏铝酸钠1-5份和去离子水100-120份。
5.根据权利要求1所述液压柱塞泵的柱塞的加工方法，其特征在于，所述碳氢清洗剂由以下原料按重量份混合而成：石油醚100-150份、正己烷20-50份、环己烷10-17份、乙酸2-4份。
6.根据权利要求1所述液压柱塞泵的柱塞的加工方法，其特征在于，所述第一温度为370±10℃；所述第二温度为505±10℃；所述第三温度为180℃。
7.根据权利要求1所述液压柱塞泵的柱塞的加工方法，其特征在于，所述检测标准为表面硬度不小于725hv10；硬化层深度不小于32mm。
8.根据权利要求1所述液压柱塞泵的柱塞的加工方法，其特征在于，步骤s3中所述切入磨加工使用的仪器为切入磨磨床。
9.根据权利要求1所述液压柱塞泵的柱塞的加工方法，其特征在于，步骤s3中所述切入磨加工采用切入磨和仿形板一次成型加工。
技术总结
本发明提出了一种液压柱塞泵的柱塞的加工方法，将31CrMoV9材料进行加工，包括以下步骤：S1.车加工；S2.氮化热处理；包括：S201.来料检验；S202.清洗；S203.装夹；S204.预氧化；S205.排气；S206.氮碳共渗；S207.冷却；S208.出炉；S3.切入磨加工。本发明使用31CrMoV9材料氮化处理替代原来的20CrMo材料渗碳淬火处理，热后磨加工由切入磨磨床成型替代原来的通过式贯穿磨床，使得产品表面硬度高更耐磨；外圆表面稍微凸起，两端4?8mm处塌边，工作时接触面更少更圆滑，运行更平稳，不会卡滞，确保加工产品满足图纸技术要求。
技术研发人员：王伟;蔡中辉
受保护的技术使用者：无锡鹰贝精密液压有限公司
技术研发日：2020.12.29
技术公布日：2021.05.25
声明：
“液压柱塞泵的柱塞的加工方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：中冶有色技术网
来源：无锡鹰贝精密液压有限公司
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2024年07月26日 ~ 28日 
