用于高压用途的金属构件制造技术

一种用于高压用途的金属构件（1），它尤其用于压缩空气的自燃式内燃机的燃料喷射设备，包括至少一个过渡区域（2）。在此，所述过渡区域（2）在淬火后被精加工。所述精加工通过电化学去除和机械去除、尤其是珩磨来实施。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于高压用途的金属构件，尤其用于压缩空气的自燃式内燃机的燃料喷射系统中。
技术介绍
从DE102004028999A1已知一种用于内燃机燃料喷射装置的高压泵。已知的高压泵具有泵元件，它具有被驱动直线往复运动、在泵壳体部分的气缸孔中可移动地被引导的泵活塞，所述泵活塞在气缸孔中限界定泵工作室。泵工作室通过进气阀在泵活塞的进气行程中可充入燃料。泵工作室还具有通过在泵壳体中延伸的溢流流道与排出口相连接的连接结构，排出口例如与高压存储器相连接。在泵工作室中的燃料溢流流道的口部上布置朝向泵工作室敞开的排气阀。从DE102004028999A1已知的高压泵具有的缺陷是，高压泵的耐高压性尤其在泵工作室中的燃料溢流流道的通口区域中在该位置上受限，由此限制了所允许的内压的范围并因而限制了最大输送压力的范围。
技术实现思路
根据本专利技术的具有权利要求I的特征的金属构件具有的优点是，改进了耐高压强度。特别是能够改善在几何结构上不利的位置上的耐高压强度，使得限制了构件中的局部应力集中。由此可以增大允许的内压的范围，由此改善了耐用性和/或提高了最大可达到的输送压力。通过在从属权利要求中阐明的措施可以有利地扩展权利要求I中的金属构件。通过电化学去除(ECM)可以提高淬火状态下的耐高压强度。电化学去除是一种去除材料的加工方法，利用该方法也能够造型复杂的空间形状。电化学去除能够以微米范围内的精度实施。在电化学去除时，模具和工件、即金属构件之间不需要接触。因为没有机械力被传递，所以硬度、韧性等材料特性对于实施不重要。例如工件可以被极化为阳极，模具被极化为阴极，其中，模具阴极的形状规定工件的形状。在模具和工件之间产生工作间隙。 电解液承担电荷间隙中的电荷迁移。通过对过渡区域的再处理能够有利地限制所出现的局部机械应力集中。这例如可通过对棱边修圆和/或通过加工出均匀过渡的轮廓来得到。棱边圆角或这种轮廓的造型利用电化学去除实现。在淬火后实施电化学去除具有多个优点。材料组织在热处理后一般颗粒更细，因而在电化学去除时达到比热处理之前更好的表面质量。在电化学去除时在软状态下可获得的良好表面质量由于在热处理时的晶粒重新定向又被降低，因此这要立即被阻止。此外可避免热处理对通过电化学去除加工过的区域的表面造成的影响，例如当在盐浴中贝氏体淬火时的边缘氧化。还可避免最高负荷区域上的边缘氧化层，这些最高负荷区域可能由于持续的内压阈值应力而剥落。然而，在已淬火状态下实施电化学去除会带来问题，但有利的是它们能够被解决。 一个问题是，在使用表面淬火的钢时通过电化学去除又将表面淬火的边缘层去除，因而在电化学去除的区域中不形成晶段带。另一问题是，在使用淬透的材料例如IOOCre时，通过贝氏体热处理，在后续电化学去除加工的边缘区域中存在由于热处理时形成的边缘氧化层而变差的表面质量。该效果可这样解释边缘氧化层导电差。在电化学去除加工的边缘区域中，电化学去除的电流密度很小，使得只在局部薄弱部位上去除了边缘氧化层。电化学去除过程的作用在这些部位上比在仍然附着有的氧化层的部位上更强。由此会在电化学去除加工区域的出口上形成例如陡峭海岸式的结构，它具有差的表面质量。这表明，具有差的表面质量的过渡区域在高压脉冲试验中是缸头的可能的断裂部位。缸头的因此相关的断裂表明，断裂起始部位一般在到热处理边缘氧化层的粗糙过渡区域上。与此不同，在通过在软状态下进行电化学去除加工后的脉冲试验中，断裂起始部位一般位于电化学去除的核心区域中，该核心区域也是应力技术上的关键区域。根据试验结果，即，在硬状态下电化学去除后的脉冲试验中，断裂的构件在到不被影响的边缘氧化层的过渡区上具有其断裂原因，而在电化学去除的核心区域中不出现断裂，证明，通过在影状态下电化学去除可提高电化学去除核心区域中的耐高压强度。同样证明了在硬状态下实施的电化学去除和衔接的孔中的未被影响的边缘氧化之间的过渡区域的意义。当然，为了提高整个构件的耐高压强度，还必须附加地优化该过渡区域的耐高压强度。在此特别是提高用于柴油喷射技术的构件的耐高压强度。耐高压强度的提高通过将硬状态(ECM硬)下的电化学去除以除去氧化层与优选通过对邻接ECM区域的孔的珩磨进行的过渡区域光滑化相组合来实现。优选地，这涉及用在表面上具有氧化层的淬透材料构成的承受高压的构件，其中，优选在盐浴中进行贝氏体淬透。在具有珩磨孔或类似物的构型中，该珩磨过程有利地在硬状态下的电化学去除之前将边缘氧化层除去，以便不会形成过渡区。也可能的是，珩磨过程在硬状态下的电化学去除过程之后接着进行，以便将过渡区域再珩磨光滑。因此，通过硬状态下的电化学去除与珩磨过程的组合，可优化电化学去除区域和边缘氧化层之间的过渡区。结果得到显著的强度提高，进而使得设计压力明显更高。特别地，可获得大于220MPa (2200巴)的许可内压的负载能力。因而可以有利地在交合区域中在电化学去除之前进行机械去除，其中，机械去除这样实施，使得通过淬火形成的边缘层至少区域地至少部分地被去除。优选替代地，但必要时附加地，可在交合区域中在电化学去除之后有利地进行机械去除，其中，通过电化学去除形成的粗糙度至少区域地降低。该机械去除能够在电化学去除之前除去边缘氧化层，以便不形成过渡区，或者接着电化学去除之后进行，以使过渡区域再光滑。还有利地，交合区域通过电化学去除进行修圆，在交合区域的边缘上设置至少一个过渡区域，至少基本上在过渡区域中进行机械去除。因而能够改善到不被影响的边缘氧化层的过渡区域中的耐高压强度。此外，通过对交合区域修圆，限制了所出现的应力集中。 因而，总体获得修圆的交合区域、包括它的边缘的高负荷能力。优选地，通过电化学去除构造出至少部分喇叭状的交合区域。由此可以有利地构造具有大直径的孔和具有小直径的孔之间的圆角，其中能够有利地降低机械应力集中。附图说明下面根据附图详细阐明本专利技术的优选实施例，在附图中，相应的元件用一致的附图标记表示。在附图中示出图I相应于本专利技术实施例的金属构件的示意性轴向剖视图，和图2该金属构件的在图I中用II标记的部分的详图。具体实施方式图I示出相应于本专利技术实施例的金属构件I的示意性轴向剖视图。金属构件I在该实施例中构造为高压泵的缸头。金属构件I具有交合区域2。交合区域2的构型当然也能够以相应的方式在其他金属构件上实现，这些金属构件尤其构造为燃料分配板或者构造为喷射器的构件。这种金属构件尤其适用于压缩空气的自燃式内燃机的燃料喷射系统，因为在相关构件中由于高内压而产生应力。但根据本专利技术的金属构件I也适用于其他应用情况。本实施例的金属构件I具有侧面3。金属构件I在侧面3的区域中具有突出部分 4。构造为缸头I的该金属构件I可安装到高压泵上，其中，侧面3贴靠在高压泵的外侧面上。突出部分4则延伸到高压泵的泵壳体的孔中。缸头I具有延伸穿过突出部分4的孔5。 孔5的一部分6在这里用作泵工作室6。在安装状态下，泵活塞布置在孔5中，该泵活塞以适当的方式由驱动轴的凸轮驱动。缸头I还具有内螺纹7，进气阀、计量单元等可拧入该内螺纹7中。在运行期间燃料可通过这种进气阀被输送到泵工作室6中。此外，缸头I具有一阶梯孔8，该阶梯孔具有一区段9和一大直径的区段10。在区段10中例如可装入排气阀。区段9通到阶梯孔8中。 通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·真特，C·布格尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：
国别省市：