[发明专利]一种高耐磨柱塞

说明书

本发明涉及液压泵领域，更具体地说，它涉及一种高耐磨柱塞。所述柱塞是由在柱塞基体表面先喷涂二氧化硅颗粒，再在二氧化硅颗粒层表面覆盖合金粉末，并通过激光熔覆制得。

技术领域

本发明涉及液压泵领域，更具体地说，它涉及一种高耐磨柱塞。

背景技术

柱塞泵是液压系统的一个重要装置。它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点。柱塞泵被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和船舶中。

柱塞是柱塞泵的核心零件，工作时柱塞总受压，因而它必须有足够的刚度；柱塞重量往往较大，水平放置时容易自重面下垂，造成密封件和导向单边磨损，进而导致配合表面沟痕深度大于配合间隙，引起漏油量大，供油量减少，油压不足，雾化不良，最终导致发动机运转不平衡，气缸与活塞磨损增加，油泵零件磨损增加，油耗增加，排气冒烟。由于柱塞在缸体中既做往复运动，又要随缸体一起做旋转运动，除了要求柱塞表面要有耐磨，心部又要有良好的韧性，综合机械性能要求高；同时，因为液压油缸的柱塞部分在工作状态中需要不断地伸出缸筒，伸出缸筒之后很容易会受到氧化物以及酸性气体的侵蚀，长期这样会快速缩短柱塞的寿命，进而缩短液压油缸的寿命。

以往为了实现柱塞良好的性能，多采用渗氮的热处理方法，但是渗氮处理适用于含有Cr、Mo、Al、W、V、Ti等合金元素的钢种，从而限制了选材的范围。同时，渗氮热处理时间长达20多个小时，生产成本高。现有技术中，也有在基体表面激光熔覆耐磨层。激光熔覆技术能使基体表面一薄层熔化并快速凝固形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀等性能，且不影响基体的性能。但是普通的激光熔覆工艺因激光的快速加热和快速凝固而易导致耐磨层分布不均匀，且熔覆层因内部较大拉应力的存在，使得熔覆层产生裂纹，这些都会影响耐磨层的性质呈现。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺点，本发明提供一种高耐磨柱塞，通过柱塞激光表面熔覆，有效提高柱塞的耐腐蚀和耐磨性能，提高柱塞泵的使用寿命。

本发明的上述目的可通过下列技术方案来实现：一种高耐磨柱塞，所述柱塞是由在柱塞基体表面先喷涂二氧化硅颗粒，再在二氧化硅颗粒层表面覆盖合金粉末，并通过激光熔覆制得。

作为优选，所述柱塞激光熔覆过程包括：

柱塞基体经表面处理后，喷涂二氧化硅颗粒层，采用同步送粉的方式，在气压为0.01MPa-1MPa的氩气或氦气保护气氛下，将合金粉末在柱塞基体表面进行激光熔覆。

二氧化硅颗粒是提高柱塞耐磨耐蚀的重要成分，但是在普通的激光熔覆中，二氧化硅颗粒直接与合金粉末混合，置于基体表面，一起进行激光熔覆，此时因熔覆层和基体之间表面应力的存在，提高了熔覆层开裂的倾向。而在本发明中，二氧化硅颗粒先作为独立存在部分，在激光熔覆前喷涂在基体表面，再输送合金粉末激光熔覆。二氧化硅颗粒处于基体和熔覆层之间，使得熔覆层部分应力得到缓解和释放，且二氧化硅颗粒诱导硬质相在两界面均匀分布，提高耐磨性能，界面均匀分布的硬质相能阻止应力集中，从而减小熔覆层开裂的倾向。

所述柱塞基体为合金钢，其包括以下重量百分比的成分：C0.3-0.45-％、Mn 0.3-0.6-％、Cr 1.3-1.6％、Cu 0.1-0.3％、Ni 0.5-1.8％、Al 0.8-1.9％，余量为Fe。按照上述配比称取合金钢成分的中间合金，在750-800℃下熔化，精炼净化，浇铸得柱塞基体。柱塞基体在激光熔覆前去除表面的油污杂质。

作为优选，所述喷涂的二氧化硅颗粒的重量为合金粉末的5-10％。二氧化硅颗粒的含量需要严格控制，含量太多会降低熔覆层的韧性和塑性，太少则对应力的缓解无明显效果。

作为优选，在所述激光熔覆时同时进行纵向磁场处理。

作为优选，纵向磁场强度为2-5T。