[实用新型]活塞装置

说明书

技术领域

本实用新型属于机械技术领域，特指可应用于气体压缩机、油压机及气压机械等的活塞装置，对于中高压的气体压缩机，其效果尤显重大。

背景技术

在机械领域内，特别是在带有活塞装置的气体压缩机、油压机及气压机械，尤其是在中高压环境工作的气体压缩机，磨损、发热及润滑一直是尚未解决的问题。

现有工程师们一般采取诸如材料选择、新型材料开发、各种材料复合化、热处理、表面硬化(包括电镀、氮化、渗碳、高频粹火、喷焊等)及润滑材料或油品的研发等方法，以解决或者是缓解气体压缩机在工作时活塞装置所产生的磨损、发热及润滑等问题。

以气体压缩机的情况来说明，当操作压力在中高压以上时，随着负荷力的增加达到一定程度时，快速磨损则变得无可避免；过去，人们只能藉着各种理论，以及加强表面硬度，再尝试各种润滑油及润滑材料来提高活塞及活塞杆的使用寿命，然而，当气体压缩机的操作压力在5Mpa以上时，上述所有的改进方案逐渐开始失效，当操作压力在20Mpa以上时，滑动面的油膜保护层无法建立，固态润滑材料也无法承受此时的高单位压力。因此钢件在缺乏润滑的高负荷下，开始快速发热及磨损，而现有的气体压缩机在中高压环境中工作时，其有效的工作寿命只有短短的三五个月，当活塞装置磨损后，必须要进行一次更换，不仅影响工作效率，而且也增大了维修成本。直到现在，工程师们仍无法拿出具体有效的应因对策。

实用新型内容

一、要解决的技术问题

本实用新型的目的是针对现有技术所存在的上述问题，特提供一种制造工艺简单、可有效缓解磨损、发热及润滑等问题的活塞装置及其制造工艺。

二、技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型一种活塞装置，包括有活塞及活塞杆，上述活塞及活塞杆表面设有硬化层，其中，上述活塞的硬化层表面电镀有钛合金层。

作为优化，上述活塞杆的硬化层表面电镀有钛合金层。

作为优化，上述钛合金层的厚度为1～25μm。

作为优化，上述硬化层为氮化层，上述氮化层的厚度为0.02mm～0.3mm。

作为优化，上述活塞及活塞杆一体制成。

本实用新型的工作原理：

(一)提高活塞及活塞杆的表面硬度；提高表面硬度可以抵抗高压力带来的高负荷。

(二)提高表面刚性润滑度，润滑材不能发生潜变现象，如果使用柔性润滑材，高负荷力会使柔性润滑材冷流变形。

(三)润滑材与活塞、活塞杆的粘附性应极强，在高温及高负荷的操作情况下，润滑材仍然不会磨损或脱落。

三、本实用新型的有益效果

附图说明

图1是本实用新型的工艺流程图；

图2是本实用新型活塞的剖面图；

图3是本实用新型活塞杆的剖面图；

图4是本实用新型一体制成的活塞装置的剖面图；

图5是图2的A部放大图；

图6是图3的B部放大图；

图7是图4的C部放大图。

图中，1为活塞装置，2为活塞，3为活塞杆，4为硬化层，5为钛合金层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型活塞装置及其制造工艺作进一步说明：

实施方式一：如图1和2所示，本实用新型一种活塞装置制造工艺，上述活塞装置1包括有活塞2及活塞杆3，其工艺步骤具体为：

步骤一：图纸设计。根据客户提出的工况及尺寸规格来设计活塞2及活塞杆3。

步骤二：选择工件材料。根据气体压缩机的工作环境进行选择活塞2及活塞杆3的制作材料。本实施例工件材料选择为牌号为38CrMoAl的合金钢，其力学性能为：抗拉强度σb(MPa)：≥980(100)；屈服强度σs(MPa)：≥835(85)；伸长率δ5(％)：≥14；断面收缩率ψ(％)：≥50；冲击功Akv(J)：≥71；冲击韧性值αkv(J/cm2)：≥88(9)；硬度：≤229HB；试样尺寸：试样毛坯尺寸为30mm。

步骤三：将选择好的工件材料进行锻打处理。锻打温度为800～1050℃，自由锻。本实施例自由锻的温度为900℃。

步骤四：将锻打后的工件材料进行调质处理。调质硬度在10HRC～40HRC范围。本实施例调质硬度为15HRC。

步骤五：将调质后的工件材料通过车床、铣床车制加工成型。

步骤六：外圆研磨。表面粗糙度Ra＝0.04～2.5。本实施例Ra＝0.1。