[发明专利]一种合金钢及其以该合金钢为材料的液压凿岩机冲击活塞的制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及液压凿岩机技术领域，具体涉及一种合金钢及其以该合金钢为材料的液压凿岩机冲击活塞的制造工艺。

背景技术

冲击活塞是液压凿岩机中用来转换和传递能量的部件，其一般工作压力为15～25MPa之间进行凿岩作业，冲击活塞每分钟撞击钎杆次数在2400～4000次之间，它将液压凿岩机中高压液压油的压力能转化为自身的动能，然后在以应力波的形式传递给钎具，所以冲击活塞使液压凿岩机的重要组成部分。因此冲击活塞必须拥有较高的强韧性和良好的抗冲击疲劳强度，从而保证冲击活塞在高频率强烈撞击钎杆后不出现断裂现象。现有的冲击活塞使用寿命、强度及韧度往往达不到设计要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合金钢及其以该合金钢为材料的液压凿岩机冲击活塞的制造工艺，从而提高冲击活塞的强韧度和使用寿命。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种合金钢，按重量计各组分为：碳0.27～0.34％、硅0.24～0.4％、锰0.3～0.6％、铬0.6～0.9％、镍2～2.5％、钼0.2～0.3％、钒0.15～0.3％、硫≤0.03％、磷≤0.03％，余量为铁。

一种液压凿岩机冲击活塞的制造工艺，包括以下步骤：

切削加工，将如上所述的合金钢原材料加工成冲击活塞形状；

清洗除油，将切削加工后的冲击活塞进行清洗除去表面的油污；

渗碳，将冲击活塞在井式气体渗碳炉中进行渗碳处理；

高温回火，回火加热到650℃，保温1.5h后空冷至室温；

淬火，淬火温度为870℃，使用矿物质油作为淬火介质；

低温回火，回火温度为180℃，时间为6小时；

人工时效，时效温度为170℃，时间为8小时。

如上所述的一种液压凿岩机冲击活塞的制造工艺，进一步说明为，所述人工时效步骤后，对冲击活塞进行研磨。

本发明的有益效果是：本发明提供的合金钢具有较高的强韧性和良好的抗冲击疲劳强度，从而使该合金材料制作出来的冲击活塞表面也具有很高的硬度，从而提高了冲击活塞在高频率撞击钎杆做功的过程中应力波的传递效率，同时保证了冲击活塞在高频率强烈撞击钎杆后不出现塌陷以及断裂现象。并且经该工艺制作出来的冲击活塞具有良好的淬透性，从而使冲击活塞能够正常工作并获得较高使用寿命。

具体实施方式

下面对本发明具体实施方式做进一步详细的描述。

本发明的实施方案之一是，公开一种合金钢，按重量计各组分为：碳0.27～0.34％、硅0.24～0.4％、锰0.3～0.6％、铬0.6～0.9％、镍2～2.5％、钼0.2～0.3％、钒0.15～0.3％、硫≤0.03％、磷≤0.03％，余量为铁。加入铬、镍元素的作用是用来提高钢材的淬透性，使经过淬火后的冲击活塞整体性能均匀，同时整体的强韧性也得到提高；加入铬、钼和钒元素，能够细化晶粒以及对渗透过程中发生的过热现象具有较好的抑制作用。硅元素和铬、钼结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用；锰作为脱氧剂和脱硫剂；有害元素硫、磷的成分控制在0.03％以下。

本发明的实施方案之二是，公开一种液压凿岩机冲击活塞的制造工艺，该工艺包括以下步骤：

切削加工，将上述的合金钢原材料加工成冲击活塞形状，切削时保证加工精度；

清洗除油，将切削加工后的冲击活塞进行清洗除去表面的油污，避免表面油污在后续步骤中对冲击活塞造成腐蚀，清洗完成后晾干；

渗碳，将冲击活塞在井式气体渗碳炉中进行渗碳处理，渗碳时，因使冲击活塞渗碳层外部表面的高含碳层向冲击活塞中心部分未渗碳区进行平缓的过渡；

高温回火，回火加热到650℃，保温1.5h后空冷至室温；

淬火，淬火温度为870℃，使用矿物质油作为淬火介质；

低温回火，回火温度为180℃，时间为6小时；淬火和低温回火的过程使冲击活塞从外部表面向中心部分的硬度变化值趋于平缓，防止渗碳层与冲击活塞中心部分未渗碳区域因含碳量的急剧变化而导致材料硬度的突变，保证冲击活塞表面不易发生剥落和崩裂；

人工时效，时效温度为170℃，时间为8小时，时效作用是消除淬火后冲击活塞内的微观应力、机械加工残余应力，从而防止冲击活塞变形开裂。

人工时效步骤后，可以对冲击活塞进行研磨，研磨的作用是为了减小冲击活塞与缸壁之间的摩擦，提高冲击活塞的工作寿命和冲击效率。

本发明并不限于上述实例，在本发明的权利要求书所限定的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种变形或修改均受本专利的保护。