一种高减摩性能配流盘及其制备工艺制造技术

本发明专利技术提供一种具有高减摩性能及较好抗咬合性的配流盘及其制备工艺。所述的高减摩性能及较好抗咬合性配流盘，其特征在于，在型材钢板上铺洒铜合金金属粉末烧结后，在通过冲压下料而成型；所述的铜合金金属粉末由以下以重量百分比计的原料混合制成：Zn 0.0024～0.0045％、Si 0.25～0.28％、Fe 0.2～0.3％、Pb 9～11％、Sn 8～10％、P 0.006～0.008％、Ag 0.002～0.0035％、Al 0.005～0.008％、S 0.008～0.01％、Bi 0.03～0.04％、Au 0.002～0.003％、Zr 0.009～0.011％、Mn＜5ppm、Be＜2ppm、Sb＜3ppm以及Cu余量。本发明专利技术提供的配流盘具有高的减摩性能及较好抗咬合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高减摩性能配流盘及其制备工艺
本专利技术涉及轴向柱塞泵·马达中摩擦副之——配流盘与缸体的摩擦，其中配流盘的新材料及其制备工艺，属于液压

技术介绍
随着国家基础设施及“十二五”提出积极推进城镇化建设的逐步展开，液压挖掘机越来越多的应用于各种交通、地产、水利工程及矿山采掘等机械化施工。液压挖掘机分为轮式挖掘机和履带式挖掘机，两种结构形式都是由发动机驱动液压泵，液压泵通过流体将能量传递给各工作装置(动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸、回转装置及行走装置)。大部分的挖掘机液压系统应用的液压泵、回转装置和行走装置都是斜盘式结构，其中的缸体与配流盘是一对旋转配合的摩擦副，三种元件的工况也各不相同，液压泵为连续运转较长时间，要求摩擦副有较高的稳定性和可靠性；行走装置中的马达实际工作时间较短，三者中要求最低；工况最恶劣的当属回转装置，左右回转作业时，产生巨大的间歇性冲击负载。一般地，缸体与配流盘采用剩余压紧力的设计方法，以达到密封与润滑的平衡，即缸体作用在配流盘的力比配流盘的反推力稍大，在缸体和配流盘之间形成一层厚度为3～5μm的润滑油膜，但是当压力变化频繁，尤其是压力较低时，配流盘的反推力较之缸体压紧力小得多，无法形成润滑油膜，缸体和配流盘直接接触摩擦，这就要求配流盘本身有较好的润滑性能，以达到减摩耐磨的效果，否则很容易产生早期磨损和“粘铜”现象。在现有的
中，配流盘多使用纯铜或双金属烧结材料，其中双金属烧结材料是在铁基材料上面烧结一层由金属铜和少量其他元素(Si、Al、Mn和Fe等)构成的混合物。使用纯铜材料的配流盘，其强度不高，相应抗塑性变形的能力比较差，受较大压力后易发生变形，造成过早的“粘铜”磨损；双金属烧结材料的配流盘，相对来说，因采用铁基材料，烧结层多为硬质铜合金，其强度足够，但其自润滑性能还是不够好，在压力变化频繁的工况下，比较容易发生早期磨损。
技术实现思路
本专利技术所要解决的是现有配流盘强度不高，相应抗塑性变形的能力比较差，受较大压力后易发生变形，造成过早的“粘铜”磨损，斜盘式轴向柱塞泵·马达中缸体与配流盘这对旋转摩擦副在压力变化频繁的工况下过早磨损和烧伤的问题。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种高减摩性能配流盘制备工艺，其具体步骤为：将一块型材钢板加工至所需规格，尺寸和形位公差均达到技术要求，在所述的型材钢板上均匀铺洒规定厚度的铜合金层，送入烧结炉中进行烧结，冷却后可得到烧结有铜合金层的双金属型材板，再通过冲压下料至所需配流盘毛坯尺寸。优选地，所述的型材钢板考虑到便于所述的冲压下料且强度满足技术要求，材料选定为Q345A。优选地，所述的铜合金层由以下以重量百分比计的原料粉末混合制成：Zn0.0024～0.0045％、Si0.25～0.28％、Fe0.2～0.3％、Pb9～11％、Sn8～10％、P0.006～0.008％、Ag0.002～0.0035％、Al0.005～0.008％、S0.008～0.01％、Bi0.03～0.04％、Au0.002～0.003％、Zr0.009～0.011％、Mn＜5ppm、Be＜2ppm、Sb＜3ppm以及Cu余量。优选地，所述的铜合金原料粉末混合采用分层混合法，即先将Cu与Pb放入混料机进行混合，而后加入Sn进行再混合，最后加入其他少量元素进行终混。优选地，所述的铜合金层铺洒厚度为1.0～1.2mm。优选地，所述的烧结过程为：炉内无保护气氛温度加热至260℃，然后以200L/min速度通入N2，保温20min，继续加热130min，缓慢升温至850℃，保温30min，烧结耗时约3.5个小时。优选地，所述的冷却过程为：先将炉温降至150℃，后随炉温冷却至室温。优选地，所述的冲压下料压力为500MPa。与其他配流盘的制备方法相比，本专利技术的优点如下：1)采用整版烧结，冲压下料，作业效率高，成本低，可实现大批量生产；2)冲压下料时提高了烧结铜合金层的致密性，使其强度得以提升；3)粉末冶金烧结时，在烧结铜合金层形成了细微的孔隙，在配流盘工作时充当储油槽，形成润滑油膜，有效的改善了配流盘和缸体的干摩擦；4)Pb粉在烧结后更多的已Pb单质的形态分布在烧结表层，形成自润滑层，有效的实现了减摩；5)Sn及其他微量元素与Cu元素在烧结过程中形成了Cu-Sn、Cu-Si等α硬质相，使烧结层具备较好的硬度和强度，从而提高了抗咬合性及耐磨性。附图说明图1为实施例中烧结铜合金层金相显微组织放大200倍的电镜图；图2为实施例中烧结铜合金层光面放大300倍的SEM检测照片。具体实施方式为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。实施例1-4的配方如表1所示。表1实施例1-4的制备方法为：一种高减摩性及较好抗咬合性能配流盘，通过如下工艺制备而成：1、制备型材钢板，采购材料为Q345A的型材钢板，根据烧结炉最大可烧结尺寸进行下料，加工成合适的长度、宽度，厚度根据配流盘最终厚度留加工余量而定，加工后要求所述型材钢板需进行烧结的面平面度不大于0.05mm(每100cm2)，表面粗糙度在3.2～6.3μm之间。2、制备铜合金烧结层，所述的铜合金层由以重量百分比计的Cu余量、Pb＝5～13％、Sn＝8～15％三种必须的元素及以下以重量百分比计的元素粉末两种以上混合制成：Zn＝0.002～1％、Si＝0.2～2％、Fe＝0.2～2％、P＝0.005～1％、Ag＝0.002～1％、Al＝0.005～1％、S＝0.005～1％、Bi＝0.02～1％、Au＝0.002～1％、Zr＝0.005～1％、Mn＝0.002～1％、Be＝0.002～1％以及Sb＝0.002～1％。，具体的各元素配比见表1所示，要求各元素粉末粒度均不小于200目。铜合金原料粉末混合采用分层混合法，即先将Cu与Pb放入混料机进行混合一个小时，而后加入Sn进行再混合一个小时，最后加入其余少量元素进行终混一个小时。将搅拌均匀的铜合金粉末混合物铺洒在上述制备好的型材钢板待烧结面上，铜合金层铺洒厚度为1.0～1.2mm，然后放入烧结炉内进行烧结。首先，无保护气氛下将炉内温度加热至260℃，升温速度6℃/min，然后以200L/min速度通入N2，保温20min，继续加热130min，缓慢升温至850℃，升温速度4.5℃/min，保温30min，最后将炉温降至150℃，烧结双金属板随炉温冷却至室温，整个烧结工艺即算完成。3、制备配流盘毛坯，将所述烧结好的双金属型材进行冲压下料，冲压压力调至500MPa，下料规格按配流盘所需的尺寸确定，如此，即得到本专利技术所述的高减摩性配流盘的毛坯。对实施例1-4制得的配流盘性能检测：将如上制备方法烧结出来的配流盘毛坯进行机加工后，分别对其硬度、金相组织、空隙率及烧结铜合金层光面SEM进行检测：测得硬度(HV0.2)见表1，(注：传统烧结铜合金硬度均值为89HV0.2)；空隙率：见表1，能够实现良好的储油润滑；实施例1制得的配流盘的金相组织如图1所示，由图1可见各种细小的Cu-Sn、Cu-Si合金α硬质相，使烧结层具备较好的硬度和强度，黑色物为散布的Pb单质；实施例1制得的配流盘铜合金层光面SEM如图2所示，表面白色物为Pb单质，显示出良好的减摩性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高减摩性能配流盘的制备工艺，其特征在于，具体步骤为：将一块型材钢板加工至所需规格，在该型材钢板上均匀铺洒规定厚度的铜合金层，送入烧结炉中进行烧结，冷却后可得到烧结有铜合金层的双金属型材板，再通过冲压下料至所需配流盘毛坯尺寸。

【技术特征摘要】
1.一种高减摩性能配流盘的制备工艺，其特征在于，具体步骤为：将一块型材钢板加工至所需规格，在该型材钢板上均匀铺洒规定厚度的铜合金层，送入烧结炉中进行烧结，冷却后可得到烧结有铜合金层的双金属型材板，再通过冲压下料至所需配流盘毛坯尺寸；所述铜合金层由以下以重量百分比计的原料粉末混合制成：Zn0.0024～0.0045%、Si0.25～0.28%、Fe0.2～0.3%、Pb9～11%、Sn8～10%、P0.006～0.008%、Ag0.002～0.0035%、Al0.005～0.008%、S0.008～0.01%、Bi0.03～0.04%、Au0.002～0.003%、Zr0.009～0.011%、Mn<5ppm、Be<2ppm、Sb<3ppm以及Cu余量。2.如权利要求1所述的高减摩性能配流盘的制备工艺，其特征在于，所述型材钢板采用Q345A...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢宗平，杨勇，李小亮，陈新钻，
申请(专利权)人：龙工上海精工液压有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31