[发明专利]一种用于制造破碎锤活塞的新型材料及制造工艺

说明书

[技术领域]

本发明涉及破碎锤技术领域，尤其涉及一种用于制造破碎锤活塞的新型材料及制造工艺。

[背景技术]

液压破碎锤属于一种新型高效的液压冲击振动机具，是挖掘机或装载机的一个配套工作部件，工作时借助工作母机输出的高压油实现破碎器活塞在缸体中的高频往复运动，从而打击钎杆，对外做功。

其中，活塞是破碎锤的关键零件，破碎锤活塞在工作中与缸体有着连续的高速的相对往复运动，运动往复间存在着剧烈的摩擦，下端面又要频繁撞击钎杆，承受冲击应力。因此，破碎锤活塞设计制造的好坏直接影响到破碎锤工作的可靠性和寿命，而工作可靠性和寿命又与制造活塞材料密切相关。

近年来由于日本和韩国破碎锤技术的引进，破碎锤活塞材料普遍采用了日本或韩国的材料SNCM616V、SNCM26V，尤以后一种为普遍(这两种材料均无相应的国内材料牌号对应)，但因其是国外进口材料，价格又高，使选用上受到一定制约，因此探寻一种更合适更经济的活塞材料很有必要。

另外，目前破碎锤活塞多选用低碳合金渗碳钢和中碳合金渗碳钢制造，具有抗拉强度较低、材料热处理后心部强度低的缺点，在大中型液压破碎锤强大的冲击功作用下，活塞易出现打击端面凹陷和端部镦粗。

[发明内容]

本发明的目的之一在于提供一种用于制造破碎锤活塞的新型材料，高强度中合金渗碳钢18Cr2Ni4WA，其化学成份以百分含量计量主要包括：碳C 0.13～0.19，硅Si 0.17～0.37，锰Mn 0.30～0.60，硫S允许残余含量≤0.025，磷P允许残余含量≤0.025，铬Cr 1.35～1.65，镍Ni 4.00～4.50，铜Cu允许残余含量≤0.025，钨W 0.80～1.20，其他成分为铁。

本发明的另一目的在于提供利用上述材料进行制造破碎锤活塞的制备工艺，整个工艺步骤包括：毛坯锻造、正火并高温回火、机械加工、渗碳淬火、深冷处理、低温回火、精加工。

所述的工艺步骤的工艺条件为：

1)毛坯锻造：将熔融状态的破碎锤新型材料浇入铸型，成破碎锤活塞毛坯，再在外力作用下改变毛坯形状及尺寸。

2)正火并高温回火：加热破碎锤活塞的毛坯至500℃，保温10分钟，在静止的空气中冷却后再加热到500-650℃，保温10分钟后，冷却至室温。

3)机械加工：采用常温下冷加工方式，根据破碎锤活塞的图纸及工艺文件，对其进行外形尺寸上的改变。

4)渗碳淬火：将破碎锤活塞置入具有活性渗碳介质中，加热到900-950℃，保温10-20分钟；破碎锤活塞表面硬度达HRC58～63，心部硬度为HRC30～42。

5)深冷处理：通过液氮的汽化潜热和低温氮气吸热制冷，处理温度为-180℃至-220℃，保冷时间为1-5小时。

6)低温回火：回火温度为150℃～250℃，从淬火马氏体内部会析出碳化物薄片(Fe2.4C)，马氏体的过饱和度减小。

7)精加工：采用精确修整过的砂轮在精密磨床上进行微量磨削加工，或采用珩磨，对破碎锤活塞精磨、精铣。

本技术方案解决市场上活塞抗拉强度低、价格较高、寿命较短的问题，使破碎锤具有了优良的打击性能，替代了进口材料，材料经高温正火及充分回火后，工件硬度适宜于随后的机械加工，几乎无残余奥氏体，为渗碳淬火提供了良好的基础组织；渗碳淬火后使活塞达到内柔外刚的综合力学性能。深冷处理能使淬火后渗碳组织中的大量残余奥氏体转变为淬火马氏体，提高活塞表面硬度、耐磨损性和冲击韧性，解决传统活塞硬度低，易拉伤等问题。

由于采用了以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)、机械性能：活塞心部强度高、冲击韧性好、表面硬度高，耐磨损；

(2)、经济实用：18Cr2Ni4WA价格仅是SNCM26V的58.75％，故18Cr2Ni4WA钢是一种制造破碎锤活塞的经济实用的新型材料；

(3)、寿命：使用故障率下降35％，活塞可持续使用，寿命增加2.5倍。

[附图说明]

图1为制造破碎锤活塞的制造工艺流程图。

1-毛坯锻造、2-正火并高温回火、3-机械加工、4-渗碳淬火、5-深冷处理、6-低温回火、7-精加工

[具体实施方式]

实施例：一种破碎锤活塞的制备工艺包括毛坯锻造1、正火并高温回火2、机械加工3、渗碳淬火4、深冷处理5、低温回火6、精加工7。毛坯锻造1是将熔融状态的破碎锤新型材料浇入铸型，成破碎锤活塞的毛坯，再在外力作用下改变毛坯形状及尺寸；经过毛坯锻造的破碎锤活塞进入正火并高温回火2阶段，首先加热至500℃，保温10分钟，在静止的空气中冷却后再加热到500-650℃，保温10分钟后，冷却至室温，经过正火并高温回火2后，几乎无残余奥氏体，为淬火提供了良好的基础组织，回火后的工件硬度适宜于随后的机械加工3；机械加工3是采用常温下冷加工方式，对破碎锤活塞进行外形尺寸上的改变；渗碳淬火4是将破碎锤活塞置入具有活性渗碳介质中，加热到900-950℃，保温10-20分钟；破碎锤活塞表面硬度达HRC58～63，心部硬度为HRC30～42；深冷处理5是通过液氮的汽化潜热和低温氮气吸热制冷，处理温度为-180℃至-220℃，保冷时间为1-5小时，深冷处理能使淬火后组织中残余的奥氏体转变为淬火马氏体，提高活塞表面硬度、耐磨损性和冲击韧性；低温回火6温度为150℃～250℃，从淬火马氏体内部会析出碳化物薄片(Fe2.4C)，马氏体的过饱和度减小；精加工7是采用精确修整过的砂轮在精密磨床上进行微量磨削加工，或采用珩磨，对破碎锤活塞精磨、精铣。