■ 黃華賓

我國傳統(tǒng)的液壓產(chǎn)品上的雙金屬連接一般采用“雙金屬澆鑄”或采取過盈配合的壓裝等方法。此燒結(jié)過程存在很大的弊端，澆鑄溫度對鑄件質(zhì)量和金屬型壽命有很大的影響。柱塞孔采用過盈配合壓裝銅合金套，在壓裝前對缸體柱塞孔工藝要求較高，加工成本比較大，銅套壓裝后為保證柱塞孔圓度、直線度和圓度要求，需對壓裝后的銅套進(jìn)行二次加工。

以上兩種方法均存在缺陷，因此需要開拓一種新的工藝。

1. 技術(shù)背景

液壓泵缸體是液壓泵的核心部件，在使用過程中與柱塞組件配合使用，構(gòu)成一對摩擦副，長時間的工作會對缸體造成很大的磨損，降低了缸體壽命。要想提高液壓泵缸體抗磨損能力，提高液壓產(chǎn)品質(zhì)量，關(guān)鍵問題在于提高摩擦接觸面的抗磨性能。

為了提高液壓泵缸體的使用壽命，缸體的柱塞孔一般使用錫鉛青銅合金作為耐磨層。在缸體柱塞孔內(nèi)燒結(jié)一層耐磨性極好的高鉛青銅，可以大大改善了摩擦面的耐磨性及抗咬合性，從而提高了缸體的使用壽命。

2. 擴(kuò)散焊燒結(jié)工藝

所謂“液壓泵缸體柱塞孔與銅合金套雙金屬燒結(jié)”工藝，是在周圍氧氣隔絕的條件下，加熱到銅的初熔化溫度，然后冷卻，得到球墨鑄鐵和銅合金的緊密結(jié)合。整個加熱、熔化、冷卻過程，必須在充滿還原性氣氛的保護(hù)氣體下進(jìn)行。為了防止已熔化的銅分解、偏析及產(chǎn)生縮松現(xiàn)象，保證盡可能短的銅液相狀態(tài)、最佳的調(diào)節(jié)加熱、熔化和冷卻三個階段，我們對加熱溫度、走帶速度、天然氣與空氣的混合比等參數(shù)進(jìn)行多次工藝試驗。

3. 擴(kuò)散焊燒結(jié)工藝流程

擴(kuò)散焊燒結(jié)工藝具體操作如下：

（1）原材料準(zhǔn)備 根據(jù)圖樣要求分別加工制作各個零部件，包括缸體的基體、擴(kuò)散焊所用的銅合金套。

缸體：采用球墨鑄鐵QT 600—3。以球墨鑄鐵為基體的比以鋼件為基體的缸體有很大的優(yōu)越性，如工件加工尺寸穩(wěn)定、易于切削加工、熱處理后變形小等。

銅合金套：銅材是我公司定制的錫鉛青銅，此種特殊配方的錫鉛青銅做摩擦面，其耐磨性和抗咬合性能均比9-4銅好。銅合金套是按工藝要求，用圓形棒料車削而成。要求缸體柱塞孔與銅合金套間隙配合，配合間隙為0.05～0.10mm。

（2）真空清洗 為保證燒結(jié)質(zhì)量，燒結(jié)前缸體與銅合金套均需在碳?xì)淙軇┱婵涨逑礄C(jī)中清洗，清洗干凈使之不含有油和其他殘留物。

（3）浸泡清洗 將缸體基體和銅合金套在清洗液中浸泡24h，使之充分浸泡。

（4）部件裝配 在缸體基體的每個柱塞孔內(nèi)裝入一個銅合金套，注意裝配時防止磕碰和異物進(jìn)入缸體內(nèi)部。

（5）擴(kuò)散焊燒結(jié) 該擴(kuò)散焊燒結(jié)使用設(shè)備為德國mahler公司生產(chǎn)的dle 300/200/1750 g型傳送帶式加熱爐。①燒結(jié)前，無保護(hù)氣體，開爐以30℃/min升溫至900℃，進(jìn)行保溫。②向爐內(nèi)充以還原性的天然氣保護(hù)氣體，并點燃爐子進(jìn)出口的“火簾”，使?fàn)t內(nèi)保護(hù)氣體與大氣隔絕。③保溫結(jié)束后，以5℃/min升溫至940～960℃，并調(diào)整適當(dāng)溫度，使燒結(jié)室溫度穩(wěn)定控制在940～960℃。④將缸體柱塞孔向上，放在連續(xù)加熱爐的傳送帶上，控制走帶速度30～50mm/min進(jìn)入燒結(jié)室，并調(diào)整控制天然氣與空氣配比1.75：1，通過網(wǎng)帶的傳送進(jìn)入爐內(nèi)，進(jìn)行燒結(jié)保溫20min。⑤在有保護(hù)氣體的氛圍內(nèi)進(jìn)行冷卻，冷卻至室溫。

通過以上燒結(jié)工藝進(jìn)行燒結(jié)，就能得到符合工藝要求的缸體。

4. 產(chǎn)品質(zhì)量及其檢測

對擴(kuò)散焊燒結(jié)后液壓缸體進(jìn)行車削加工，柱塞孔內(nèi)銅合金表面無明顯缺陷，未產(chǎn)生銅層剝離或蹺皮等現(xiàn)象，結(jié)合處無夾雜物、裂紋。通過金相分析，機(jī)械沖孔試驗、拉伸試驗表明，結(jié)合質(zhì)量良好，界面無疏松、氣孔，錫鉛青銅中鉛的偏析、大小和分布良好。

燒結(jié)后外觀如圖1所示，剖切后觀察如圖2所示。

從圖3和圖4的剪切強(qiáng)度試驗曲線上，能夠看出該工藝方法制備出的缸體組件，其剪切強(qiáng)度為≥150kN，結(jié)合強(qiáng)度遠(yuǎn)大于銅合金套所測的30kN，超過銅合金本身的強(qiáng)度，符合使用性能要求。

通過力學(xué)性能檢測，銅合金層與缸體基體結(jié)合強(qiáng)度大于銅合金本身強(qiáng)度，滿足工藝要求。

圖 1

圖 2

圖 3

圖 4

5. 結(jié)語

經(jīng)過多次試驗、摸索，最終總結(jié)出試驗工藝流程和工藝參數(shù)，使缸體耐磨性和抗咬合性有了明顯提高，其合格率達(dá)到95%以上。

該擴(kuò)散焊燒結(jié)工藝提供了一種液壓泵柱塞缸體柱塞孔擴(kuò)散焊的燒結(jié)方法，既解決了因銅合金化學(xué)成分不均勻、柱塞孔銅套被劃傷和被拉出等因素而影響液壓泵缸體使用壽命的問題，又提高了銅合金層與缸體基體的結(jié)合強(qiáng)度、耐磨性和抗咬合性等性能。

綜上所述，擴(kuò)散焊燒結(jié)的產(chǎn)品質(zhì)量很理想。如果使用超聲波的超C掃描法檢測產(chǎn)品，則全部結(jié)合面的結(jié)合情況都可檢測，不會產(chǎn)生因內(nèi)部遺漏而造成質(zhì)量隱患。