本发明专利技术提供了一种提高柱塞外圆表面耐磨性能的制造工艺。所述工艺按如下步骤进行：1、下料及粗加工；2、精车凹槽；3、凹槽粗糙度处理；4、热喷涂镍钴铬合金粉末；5、后处理；6、质量检查。本发明专利技术可以使柱塞表面附有较厚的耐磨层、表面硬度高、抗腐蚀、摩擦系数小、耐磨寿命长、柱塞基体有凹形槽可保护热喷涂粉末合金层在冲击状态下不起皮不剥落，它采取了柱塞表面热喷涂合金粉末的制造工艺，加厚了柱塞表面的耐磨层，在热喷涂镍鈷铬合金粉末的化学成分及化学配方上有特殊的要求，使柱塞表面的耐磨性能可满足油田高压、大排量柱塞泵的技术使用要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到金属表面处理领域，特别涉及到一种提高柱塞外圆表面耐磨性能的制造工艺。
技术介绍
柱塞是柱塞泵中的关键零部件，在油田使用柱塞泵进行固井、压裂作业时，柱塞外圆与盘根密封圈过盈配合，柱塞轴向冲次在每分钟350次左右，冲程0.2米左右，同时还要承受70Mpa至105Mpa的密封压力，在这种工况的作业条件下，由于普通柱塞的外圆表面没有足够的耐磨性能,是承受不了这么大的密封压力和冲次，它的外圆很容易被磨损，以至于失效而不能使用，因此油田固井、压裂作业所使用的柱塞泵中的柱塞外圆一定要有足够的耐磨性能。 传统的柱塞制造工艺有多种方式，其中较常见的制造工艺方式有以下几种：1、柱塞金属表面热处理制造工艺：其中较典型的为金属表面渗碳淬火；其优点为：芯部保持较高的强度和韧性，表面层硬度高，增强了表面的耐磨性能，制造成本底；存在的缺点为：表面硬度层薄，抗腐蚀性能差，耐磨寿命短。2、柱塞金属表面电镀制造工艺：其中较典型的为柱塞金属表面电镀镍、磷合金；其优点为：芯部保持较高的强度和韧性，表面层硬度高，增强了表面的耐磨性能和抗腐蚀性能；存在的缺点为：金属表面电镀镍、磷合金层薄了，耐磨寿命短，金属表面电镀镍、磷合金层厚了，容易起皮、剥落。实践证实，使用上述传统的柱塞制造工艺方式处理柱塞外圆表面，其柱塞表面的耐磨性能并不能满足油田高压、大排量柱塞泵的技术使用要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高柱塞外圆表面耐磨性能的制造工艺。其目的为在柱塞外圆表面加工有凹槽，而在凹槽中热喷涂镍钴铬合金粉末，则可以保护合金粉末在冲击状态下不起皮和剥落。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种提高柱塞外圆表面耐磨性能的制造工艺，其特征在于：所述工艺按如下步骤进行：1、下料及粗加工：柱塞体选用热轧低碳圆钢材料，粗车各部外圆及端面，柱塞体两顶端钻出中心孔：2、精车凹槽：用三爪工装夹住柱塞体的左端，右端顶住中心孔，沿柱塞体的圆周精车出凹槽，凹槽的凹深为0.2-2.5mm，凹槽两端凸缘长5-30mm；3、凹槽粗糙度处理：凹槽的粗糙度处理方式有喷丸处理、波纹处理、锯齿状处理和网格状处理，①在喷丸处理中所用的钢丸直径为1-3mm，钢丸喷出速度为3-26m/秒，在凹槽内形成凹坑深度为0.05-0.5mm；②用专用工装在凹槽内形成波纹，其波峰至波谷的深度为0.05-0.5mm，③用专用工装在凹槽内形成锯齿沟槽，其齿峰至齿底的深度为0.05-0.5mm，④用专用工装在凹槽内形成网格状网槽，网槽深度为0.05-0.5mm；4、热喷涂镍钴铬合金粉末：将柱塞体组装在旋转工作台上，使柱塞体随工作台一起旋转，柱塞体的转动速度为30-120转/min，在柱塞体旋转过程中采用火焰热喷涂技术向柱塞体上的凹槽内热喷涂镍钴铬合金粉末，热喷涂时的火焰喷射温度为1500-3500℃，热喷涂涂镍钴铬合金粉末的厚度为0.5-4mm，热喷涂完成后将柱塞体放置其表面温度达到常温；5、后处理：按设计要求先粗磨后精磨热喷涂在柱塞体上的合金粉末，抛光经过精磨后的合金粉末的外圆，去除尖角、毛刺、表面涂防锈油；6、质量检查：检查柱塞体上的各部加工尺寸是否达到设计要求，热喷涂合金粉末表面硬度是否达到HRC56-HRC78。本专利技术的积极效果为：1、针对油田高压、大排量柱塞泵的技术使用要求，本专利技术提出了一种提高柱塞外圆表面耐磨性能的制造工艺，它采取了柱塞表面热喷涂合金粉末的制造工艺，加厚了柱塞表面的耐磨层，在热喷涂镍鈷铬合金粉末的化学成分及化学配方上有特殊的要求，使柱塞表面的耐磨性能可满足油田高压、大排量柱塞泵的技术使用要求。2、本专利技术可以使柱塞表面附有较厚的耐磨层、表面硬度高、抗腐蚀、摩擦系数小、耐磨寿命长、柱塞基体有凹形槽可保护热喷涂粉末合金层在冲击状态下不起皮不剥落。3、柱塞热喷涂合金粉末外圆采取精磨、抛光制造工艺后，其表面更光滑,可减小柱塞外圆与盘根密封圈的磨擦力，从而提高了柱塞外圆表面的耐磨性能。4、柱塞热喷涂合金粉末外圆采取精磨、抛光制造工艺后，其热喷涂粉末合金表面易形成润滑油膜，可减小柱塞外圆与盘根密封圈的磨擦力，从而提高了柱塞外圆表面的耐磨性能。附图说明图1、本专利技术加工后的柱塞体结构示意图；图2、热喷涂后的柱塞体结构示意图；图3、加工合格后的柱塞体结构示意图。图中：1、柱塞体；2、凹槽；3、合金粉末体。具体实施方式下面结合附图1-3对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述。实施例一参见图1-31、下料及粗加工：选用热轧低碳圆钢为柱塞体1的加工材料，下料时应留有加工余量，粗车柱塞体1各部分的外圆及端面，并在柱塞体1的两端钻出中心孔；2、精车凹槽：用三爪工装夹住粗加工后的柱塞体1的左端，右端顶住中心孔，然后沿柱塞体1的圆周精车出凹槽2，凹槽的凹深为0.2-2.5mm，凹槽两端的凸缘长为5-30mm；3、凹槽粗糙度处理：采用喷丸技术处理凹槽2，所用钢丸直径为1-3mm，钢丸喷出速度为3-26m/秒，在凹槽2内形成凹坑深度为0.05-0.5mm；4、热喷涂镍钴铬合金粉末：将柱塞体1组装在旋转工作台上，使柱塞体1随工作台一起旋转，柱塞体1的转动速度为30-120转/min，在柱塞体1旋转过程中采用火焰热喷涂技术向柱塞体1上的凹槽2内热喷涂镍钴铬合金粉末，热喷涂时的火焰喷射温度为1500-3500℃，热喷涂涂镍钴铬合金粉末的厚度为0.5-4mm，热喷涂完成后将柱塞体1放置其表面温度达到常温；5、后处理：按设计要求先粗磨后精磨热喷涂在柱塞体1上的合金粉末3，抛光经过精磨后的合金粉末3的外圆，去除尖角、毛刺、表面涂防锈油；6、质量检查：检查柱塞体1上的各部加工尺寸是否与设计要求和规范一致，热喷涂合金粉末3表面硬度是否在HRC56-HRC78范围内。实施例二参见图1-31、下料及粗加工：选用热轧低碳圆钢为柱塞体1的加工材料，下料时应留有加工余量，粗车柱塞体1各部分的外圆及端面，并在柱塞体1的两端钻出中心孔；2、精车凹槽：用三爪工装夹住粗加工后的柱塞体1的左端，右端顶住中心孔，然后沿柱塞体1的圆周精车出凹槽2，凹槽的凹深为0.2-2.5mm，凹槽两端的凸缘长为5-30mm；3、凹槽粗糙度处理：采用波纹技术处理凹槽2，用专用工装在凹槽2内形成波纹，其波峰至波谷的深度为0.05-0.5mm ；4、热喷涂镍钴铬合金粉末：将柱塞体1组装在旋转工作台上，使柱塞体1随工作台一起旋转，柱塞体1的转动速度为30-120转/min，在柱塞体1旋转过程中采用火焰热喷涂技术向柱塞体1上的凹槽2内热喷涂镍钴铬合金粉末，热喷涂时的火焰喷射温度为1500-3500℃，热喷涂涂镍钴铬合金粉末的厚度为0.5-4mm，热喷涂完成后将柱塞体1放置其表面温度达到常温；5、后处理：按设计要求先粗磨后精磨热喷涂在柱塞体1上的合金粉末3，抛光经过精磨后的合金粉末3的外圆，去除尖角、毛刺、表面涂防锈油；6、质量检查：检查柱塞体1上的各部加工尺寸是否与设计要求和规范一致，热喷涂合金粉末3表面硬度是否在HRC56-HRC78范围内。实施例三参见图1-31、下料及粗加工：选用热轧低碳圆钢为柱塞体1的加工材料，下料时应留有加工余量，粗车柱塞体1各部分的外圆及端面，并在柱塞体1的两端钻出中心孔；2、精车凹槽：用三爪工装夹住粗加工后的柱本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提高柱塞外圆表面耐磨性能的制造工艺，其特征在于：所述工艺按如下步骤进行：（1）下料及粗加工：柱塞体（1）选用热轧低碳圆钢材料，粗车各部外圆及端面，柱塞体（1）两顶端钻出中心孔：（2）精车凹槽：用三爪工装夹住柱塞体（1）的左端，右端顶住中心孔，沿柱塞体（1）的圆周精车出凹槽（2），凹槽（2）的凹深为0.2‑2.5mm，凹槽两端凸缘长5‑30mm；（3）凹槽粗糙度处理：凹槽（2）的粗糙度处理方式有喷丸处理、波纹处理、锯齿状处理和网格状处理，①在喷丸处理中所用的钢丸直径为1‑3mm，钢丸喷出速度为3‑26m/秒，在凹槽（2）内形成凹坑深度为0.05‑0.5mm；②用专用工装在凹槽（2）内形成波纹，其波峰至波谷的深度为0.05‑0.5mm，③用专用工装在凹槽（2）内形成锯齿沟槽，其齿峰至齿底的深度为0.05‑0.5mm，④用专用工装在凹槽（2）内形成网格状网槽，网槽深度为0.05‑0.5mm；（4）热喷涂镍钴铬合金粉末：将柱塞体（1）组装在旋转工作台上，使柱塞体（1）随工作台一起旋转，柱塞体（1）的转动速度为30‑120转/min，在柱塞体（1）旋转过程中采用火焰热喷涂技术向柱塞体（1）上的凹槽（2）内热喷涂镍钴铬合金粉末，热喷涂时的火焰喷射温度为1500‑3500℃，热喷涂镍钴铬合金粉末的厚度为0.5‑4mm，热喷涂完成后将柱塞体（1）放置其表面温度达到常温；（5）后处理：按设计要求先粗磨后精磨热喷涂在柱塞体（1）上的合金粉末（3），抛光经过精磨后的合金粉末（3）的外圆，去除尖角、毛刺、表面涂防锈油；（6）质量检查：检查柱塞体（1）上的各部加工尺寸是否达到设计要求，热喷涂合金粉末（3）表面硬度是否达到HRC56‑HRC78。...
【技术特征摘要】
1.一种提高柱塞外圆表面耐磨性能的制造工艺，其特征在于：所述工艺按如下步骤进行：（1）下料及粗加工：柱塞体（1）选用热轧低碳圆钢材料，粗车各部外圆及端面，柱塞体（1）两顶端钻出中心孔：（2）精车凹槽：用三爪工装夹住柱塞体（1）的左端，右端顶住中心孔，沿柱塞体（1）的圆周精车出凹槽（2），凹槽（2）的凹深为0.2-2.5mm，凹槽两端凸缘长5-30mm；（3）凹槽粗糙度处理：凹槽（2）的粗糙度处理方式有喷丸处理、波纹处理、锯齿状处理和网格状处理，①在喷丸处理中所用的钢丸直径为1-3mm，钢丸喷出速度为3-26m/秒，在凹槽（2）内形成凹坑深度为0.05-0.5mm；②用专用工装在凹槽（2）内形成波纹，其波峰至波谷的深度为0.05-0.5mm，③用专用工装在凹槽（2）内形成锯齿沟槽，其齿峰至齿底的深度为0.05-0.5...
【专利技术属性】
技术研发人员：步卫平，胡顺，吴明生，周俊堂，何丽君，
申请(专利权)人：中石化石油工程机械有限公司第四机械厂，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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