配流盘制备方法和配流盘

摘要

本发明涉及高压柱塞泵的制备技术领域，公开了一种配流盘制备方法和配流盘。其中，配流盘制备方法包括以下步骤：S1，配流盘的基体表面处理；S2，冷喷涂制备复合涂层；S3，涂层热处理；S4，涂层后处理。通过上述技术方案，首先在配流盘的基体上设计一种具有自润滑减磨特性的复合涂层，然后采用冷喷涂的工艺在所述基体的表面形成自润滑减磨涂层。通过自润滑减磨涂层的配方，可实现微区原位锻造和固相扩散双重效果，有效改善涂层的结合力和致密程度，从而提高配流副摩擦面抗磨损的能力；冷喷涂工艺具有对复合涂层配方进行可裁剪式设计，满足不同工况的需求，实现长效延寿，同时，冷喷涂技术工艺灵活，厚度可控，操作程序少，可大大降低生产成本。

说明书

技术领域

本发明涉及高压柱塞泵的制备技术领域，具体地涉及一种配流盘制备方法和配流盘。

背景技术

柱塞泵是当前液压系统中应用最多的液压泵，由于柱塞泵的工作压力高所以其摩擦副也需要承受较高的载荷，因此会加剧摩擦副的磨损。现有关于轴向柱塞泵配流副摩擦磨损特性的研究主要是在中低转速工况(≤1200r/min)下进行的，远小于轴向柱塞泵的额定转速。

现有生产配流盘主要有三种方法：一是采用整体黄铜制造，二是采用38CrMoAl，42CrMo等低合金钢调质后渗氮处理来提高耐磨性，这类配流盘在高转速高应力工况下很容易发生粘着磨损和磨粒磨损，出现烧缸甚至咬死的现象，从而导致零件早起失效；三是采用熔铜的方式制备钢/铜双金属配流盘，这种结构虽然能在一定程度上提高摩擦副的耐磨性，但在熔铜工艺和微结构的控制上尚存在较大问题，同时真空扩散处理的成本也很高，目前仅在小部分型号上使用。

经过大量的实践发现：关键摩擦副的磨损失效是影响柱塞泵寿命的一个重要因素。对于轴向柱塞泵来说，滑靴副、柱塞副和配流副这三大关键摩擦副，对其性能和寿命有着直接影响。摩擦副出现磨损会导致摩擦表面间隙扩大，增加柱塞泵内部的泄漏，降低元件的容积效率，还会增加系统发热，最终导致柱塞泵的损坏。而配流副是轴向柱塞泵内结构最大的摩擦副，且运动副内流场和受力情况复杂。因此配流副也最容易发生磨损失效。其中配流副是柱塞泵内单个结构最大的摩擦副而且在满足配流作用的同时又要起到支承缸体以维持缸体受力平衡的作用。在如此恶劣的工作环境中，配流副极易发生磨损甚至烧盘。因此，柱塞泵配流副要求制造材料在高的接触压力下具备磨损小，寿命长，热传导性好且韧性强耐冲击性好。

发明内容

针对现有技术中的上述不足或缺陷，本发明提供一种配流盘制备方法和配流盘。

为了实现上述目的，本发明提供一种配流盘制备方法，所述配流盘制备方法包括以下步骤：

S1，配流盘的基体表面处理

采用超声波清洗对所述配流盘的基体表面进行除油除锈净化处理，并通过喷砂使基体粗化；

S2，冷喷涂制备复合涂层

采用冷喷涂的工艺在所述基体的表面形成自润滑减磨涂层；其中，所述自润滑减磨涂层包括基体组元、固体润滑剂和摩擦添加剂；

S3，涂层热处理

采用真空烧结炉对冷喷涂涂层试样进行热处理，试样退火温度范围为300℃至900℃；热处理方法为采用氩气作保护气氛，升温速度为5℃min

S4，涂层后处理

当喷涂或热处理后的尺寸精度与表面粗糙度不能满足要求时，对其进行机械加工。

通过上述技术方案，首先在配流盘的基体上设计一种具有自润滑减磨特性的复合涂层，然后采用冷喷涂的工艺在所述基体的表面形成自润滑减磨涂层。通过自润滑减磨涂层的配方，可实现微区原位锻造和固相扩散双重效果，有效改善涂层的结合力和致密程度，从而提高配流副摩擦面抗磨损的能力；冷喷涂工艺具有对复合涂层配方进行可裁剪式设计，满足不同工况的需求，实现长效延寿，同时，冷喷涂技术工艺灵活，厚度可控，操作程序少，可大大降低生产成本。

进一步地，在S1中，喷砂的砂料为石英砂、氧化铝砂、冷硬铁砂中的任意一种；

在喷砂过程中，喷砂枪操作方向与基体表面夹角70°至80°，喷砂等级达到GB8923的Sa2.5级，以彻底清除基体表面的杂质，使得喷砂后的砂料层呈现出与基体一致的金属本色。

进一步地，所述基体组元包括铜、锡、锌、铝中的任意一种和铁、镍、锆、锑、钛、钼、钨中的任意一种作为合金元素强化基体；

所述固体润滑剂为低熔点金属或非金属；

所述摩擦添加剂为硬质颗粒相。

进一步地，所述低熔点金属为铜、锡、锌、铝中的任意一种；

所述非金属为石墨、MoS

所述硬质颗粒相为Al

进一步地，在S2中，所述复合涂层的厚度要求进行多次喷涂，相邻喷涂区域要搭接1/4宽度，涂层总厚度可控制在0.1mm至5mm范围内。

进一步地，在S2中，冷喷涂工艺需根据不同的喷涂材料选择适当的载气温度在300℃至800℃，载气压力为0.6MPa至3.5MPa。

进一步地，所述载气为氦气、氮气或空气。

进一步地，在S3中，热处理需根据所述基体的材料和自润滑减磨涂层的组成配方确定退火或固相扩散温度。

进一步地，在S4中，所述机械加工采用车削或磨削加工。

本发明第二方面提供一种配流盘，所述配流盘通过所述的配流盘制备方法获得。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本发明配流盘一种实施方式的结构示意图。

图2是本发明配流盘一种实施方式的截面图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指在装配使用状态下的方位。“内、外”是指相对于各部件本身轮廓的内、外。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明中提供一种配流盘制备方法，所述配流盘制备方法包括以下步骤：

S1，配流盘的基体表面处理

采用超声波清洗对所述配流盘的基体表面进行除油除锈净化处理，并通过喷砂使基体粗化；

S2，冷喷涂制备复合涂层

采用冷喷涂的工艺在所述基体的表面形成自润滑减磨涂层；其中，所述自润滑减磨涂层包括基体组元、固体润滑剂和摩擦添加剂；

S3，涂层热处理

采用真空烧结炉对冷喷涂涂层试样进行热处理，试样退火温度范围为300℃至900℃；热处理方法为采用氩气作保护气氛，升温速度为5℃min

S4，涂层后处理

当喷涂或热处理后的尺寸精度与表面粗糙度不能满足要求时，对其进行机械加工。

通过上述技术方案，首先在配流盘的基体上设计一种具有自润滑减磨特性的复合涂层，然后采用冷喷涂的工艺在所述基体的表面形成自润滑减磨涂层。通过自润滑减磨涂层的配方，可实现微区原位锻造和固相扩散双重效果，有效改善涂层的结合力和致密程度，从而提高配流副摩擦面抗磨损的能力；冷喷涂工艺具有对复合涂层配方进行可裁剪式设计，满足不同工况的需求，实现长效延寿，同时，冷喷涂技术工艺灵活，厚度可控，操作程序少，可大大降低生产成本。

在一种优选的具体实施方式中，所述配流盘的基体选用钢基体。

在S1中，喷砂的砂料可选用石英砂、氧化铝砂、冷硬铁砂中的任意一种。在喷砂过程中，喷砂枪操作方向与基体表面夹角70°至80°，喷砂等级达到GB8923的Sa2.5级，以彻底清除工件表面油污、氧化皮、锈和杂质等，使得喷砂后的砂料层呈现出与基体一致的金属本色。

所述基体组元可选用铜、锡、锌、铝中的任意一种和铁、镍、锆、锑、钛、钼、钨中的任意一种，以作为合金元素强化基体；在另一种可选的具体实施方式中，所述基体组元选用铜基。

所述固体润滑剂为低熔点金属或非金属。所述低熔点金属可选用铜、锡、锌、铝中的任意一种；所述非金属可选用石墨、MoS

在S2中，所述复合涂层的厚度需要进行多次喷涂，以使得相邻喷涂区域要搭接1/4宽度，涂层总厚度可控制在0.1mm至5mm范围内。此外，冷喷涂工艺需根据不同的喷涂材料选择适当的载气温度在300℃至800℃，载气压力为0.6MPa至3.5MPa。其中，所述载气可选用氦气、氮气或空气。

在S3中，热处理需根据所述基体的材料和自润滑减磨涂层的组成配方确定退火或固相扩散温度，从而调控减磨层的微结构，涂层的优劣以摩擦磨损测试的PV值、摩擦系数和单位磨损率来表征。

在S4中，所述机械加工采用车削或磨削加工。

本发明第二方面提供一种配流盘，所述配流盘包括基体10和形成在所述基体表面的复合涂层20。所述复合涂层20由上述方法制得。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。