[发明专利]高压开关管阀制备方法及高压开关管阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压开关管阀制备方法及高压开关管阀，属于热处理技术领域。

背景技术

渗碳工艺是机械制造工业中广泛采用的化学热处理工艺，主要适用于承受磨损、交变接触应力或弯曲应力及冲击载荷的设备零件，如齿轮、支架、活塞销等零件，尤其在车辆、设备制造工业中应用较为普遍。渗碳工艺是指钢铁零件在渗碳介质中加热和保温，使碳原子渗入零件表面，增加钢铁零件表层的含碳量，并获得一定碳浓度梯度的一种化学热处理工艺。渗碳的目的是在低碳钢或低碳合金钢零件的表面得到高的含碳量，并经淬火、回火后，使零件表面获得高的硬度和耐磨性，而零件的中心部位仍保持一定的强度及较高的塑性和韧性。

在高压开关制造领域，渗碳工艺也有一定的应用。管阀是高压开关液压机构上的一个关键零件，高压开关管阀为管状结构，包括中间管段，中间管段一端连接有合闸段，另一端连接有分闸段，合闸段的外管壁直径大于中间管段外管壁直径，分闸段的外管壁直径小于中间管段管外壁直径。具体工作时，在高压油的作用下，管阀在阀体内沿轴线作往复冲击运动。这就要求管阀具有一定的耐磨性，而且两端斜面阀口密封线处在强烈的冲击作用下不得变形凹陷或掉渣开裂，必须具有足够的强度、硬度和抗疲劳强度，同时又要求管阀的芯部应保持一定的强度和良好的韧性。

在现有技术中，为了提高高压开关管阀的可靠性，一般对管阀进行渗碳、淬火、低温回火处理。处理后的管阀渗碳表面硬度在55～60HRC之间，基体硬度在39～45HRC之间。但是，这种渗碳热处理过的管阀应用在断路器上后，在运行期间很容易发生管阀变形、开裂事故。其原因可能在于，该管阀是一种薄壁零件，最薄处仅厚2mm，经过上述热处理后，虽然其表面和基体硬度较高，具有较高的强度，但由于管阀在工作中两端斜面密封线处所承受的冲击负荷应力集中较大，分、合闸运行仅200余次就会出现阀口线凹陷变宽甚至局部崩裂、变形而造成漏油现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压开关管阀制备方法，以解决现有技术中高压开关管阀阀口密封线处容易凹陷、变形或局部崩裂的问题。本发明的目的还在于提供一种上述方法处理过的高压开关管阀。

为了实现以上目的，本发明的高压开关管阀制备方法的技术方案如下：

一种高压开关管阀制备方法，包括如下步骤：

1)加工毛坯：下料后加工得高压开关管阀毛坯，所述高压开关管阀毛坯包括中间管段及分别连接在所述中间管段两端的合闸段和分闸段，所述合闸段和分闸段的外管壁上的工艺留量小于所述中间管段的外管壁上的工艺留量；

2)渗碳：将步骤1)得到的高压开关管阀毛坯在910-930℃下进行渗碳并形成渗碳层，冷却，得渗碳管阀工件；所述渗碳层的厚度大于所述合闸段和分闸段的外管壁上的工艺留量，小于所述中间管段的外管壁上的工艺留量；

3)加工成型：将步骤2)中得到的渗碳管阀工件进行加工成型得成型管阀工件，所述加工成型包括车削中间管段外管壁上的工艺留量，使中间管段外管壁的剩余工艺留量与分闸段和合闸段外管壁工艺留量相同；还包括加工内孔部位的步骤；

4)淬火：将步骤3)中得到的成型管阀工件加热到840-860℃保温4-16min，在油中冷却，得淬火管阀工件；

5)回火：将步骤4)得到的淬火管阀工件在500-520℃回火60-90min，冷却，得回火管阀工件；精磨，即得。

本发明的高压开关管阀制备方法中，将管阀工件与外接部件接触较多的合闸段和分闸段的外管壁部分(即阀口线部分)保持较小的工艺留量，在渗碳热处理后磨去该留磨部分，仍能得到一定厚度的渗碳层，提高了上述部位的硬度、强度和耐磨性。而对于阀口线部分以外的中间管段部分，保持较大的工艺留量，在渗碳后将其加工掉，防止中间管段部分留下渗碳层，从而使其保持较高的韧性。避免了管阀两端的合闸段和分闸段管外壁与中间管段的管外壁交汇处的阀口线处出现应力集中而导致的凹陷、变形及破碎现象，避免了漏油现象的发生，确保了高压开关管阀的正常分合闸，提高了其服役过程中的可靠性。

所述高压开关管阀的材料采用牌号为20CrMnMo的材料，其质量百分比组成为：0.17％-0.23％的C，0.17％-0.37％的Si，0.90％-1.20％的Mn，1.10％-1.40％的Cr，0.20％-0.30％的Mo，余量为Fe。

所述高压开关管阀为管状结构，包括所述中间管段和所述合闸段及所述分闸段，合闸段的外管壁直径大于中间管段外管壁直径，分闸段的外管壁直径小于中间管段管外壁直径。高压开关管阀合闸段和分闸段的外管壁与对应的外接部件顶压配合的部位为阀口线部分。