一种提高浮动油封机械性能的加工工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高浮动油封机械性能的加工工艺，所述浮动油封具有厚度小于5mm的机加工薄壁，所述加工工艺包括如下步骤：钢水冶炼、砂型浇铸、抛丸处理、调质处理、毛坯检验、机械加工、成品检验和包装入库，所述钢水冶炼过程中，在容量为250～300kg的冶炼炉中加入以下组分，Cr：65kg，Mo：8.0～8.3kg，Ni：2.3～2.5kg，Mn：2kg，Si：0.9kg，铌粉：0.9kg，C：2.1kg，Cu：1.3kg，废钢：120～130kg，生铁：30kg，回炉料：10kg，增碳剂：5kg；冶炼完成后熔炼炉中用于浇注的钢水各组成成分的重量百分比为：Cr15～18％、Mo2.0～4.0％、Ni1.0～2.0％、Mn0.5～1.0％、Si1.1～1.6％、Nb1.1～1.8％、C3.2～3.6％、S＜0.1％、P＜0.1％、Cu＜0.5％，其余为Fe及不可避免杂质。
【专利说明】一种提高浮动油封机械性能的加工工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种行走机械用浮动油封，尤其是一种提高浮动油封机械性能的加工工艺。
【背景技术】
[0002]浮动油封是一种特殊形式的非接触式机械密封，是为适应恶劣的工作环境而发展起来的一种紧凑型的机械密封方式，它具有抗污染能力强，耐磨，耐冲击，工作可靠，端面磨损自动补偿，结构简单等优点。目前浮动油封被广泛应用于工程机械、煤矿机械、建筑机械、石油机械和航空船舶等领域，其中在工程机械产品上应用最为普遍，包括在各种输送机、砂处理设备、煤矿设备、混凝土设备等上均有应用。
浮动油封的密封原理是:两个浮封环靠O形密封圈受轴向压缩后的变形，产生对浮封环密封端面的压紧力，随着密封端面的均匀磨损，这种由O形密封圈储存的弹性能量逐步释放，从而起到轴向补偿作用。因此，浮动油封的使用对浮封环端面及O形密封圈的耐磨性、耐热性、耐油性、密封性要求极高。按照现有工艺配方生产的浮动油封有较多气孔，并且在生产的高温环境下，钢氧化严重，制成的浮动油封脆性强，作为加工面的薄壁容易断裂，耐磨性能差，密封性能不佳，使用寿命普遍低于4500小时，而且在高强度作业条件下使用还易损坏。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种提高浮动油封机械性能和使用寿命的加工工艺，满足机械密封行业需求。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决:一种提高浮动油封机械性能的加工工艺，所述浮动油封具有厚度小于5mm的机加工薄壁，所述加工工艺包括如下步骤:钢水冶炼、砂型浇铸、抛丸处理、调质处理、毛坯检验、机械加工、成品检验和包装入库，所述钢水冶炼过程中，在容量为250~300kg的冶炼炉中加入以下组分，Cr:65kg，Mo:8.0 ~8.3 kg, N1:2.3 ~2.5kg, Mn:2kg，S1:0.9 kg,铌粉:0.9kg, C:2.lkg, Cu:1.3kg，废钢:120~130kg，生铁:30kg,回炉料:10kg，增碳剂:5kg ;冶炼完成后熔炼炉中用于浇注的钢水各组成成分的重量百分比为:Cr 15~18%、Mo 2.0~4.0%、Ni 1.0~2.0%、Μη 0.5 ~1.0%、Si 1.1 ~1.6%、Nb 1.1 ~1.8%、C 3.2 ~3.6%、S < 0.1%,P< 0.l%,Cu < 0.5%，其余为Fe及不可避免杂质。
[0005]所述浮动油封的机加工薄壁的外侧面为工作面，所述工作面依次经车削加工、低温回火处理、研磨加工而成，工作面的粗糙度Ra≤0.1 μ m，密封面的平面度F≤0.1mm。
[0006]所述工作面的金相组织中针状回火马氏体的面积不少于65%，工作面的硬度HRC为62~72。
[0007]所述成品检验包括尺寸检测、机械性能检测、密封性能检测和动态寿命检测。
[0008]所述机械性能检测包括抗拉强度检测、硬度检测和抗冲击性能检测。[0009]所述尺寸检测包括工作面粗糙度检测、工作面平面度检测和工作面外径圆度检测。
[0010]所述毛坯检验包括表面质量缺陷检测和内部探伤检测。
[0011]本发明的配方中，铁是基本元素，铬起到的是提高本发明的一种浮动油封的抗腐蚀性能的作用。加入钥提高浮动油封的强度和耐磨性能。镍起到促进奥氏体形成的作用。硅元素、锰元素可以提高浮动油封的淬透性。铌起到的是提高浮动油封的耐久性，减少蠕变和裂纹的作用，同时使浮动油封的高温强度增加，加工性能改善，同时钢中掺铌能提高钢在高温时的抗氧化性，改善钢的焊接性能，另外铌还有吸收残余气体的功能，在炼钢时，可以吸收使浮动油封产生气孔的气体，使得生产出来的浮动油封无孔眼，无气泡。磷元素和硫元素都是有害杂质元素，这些元素对本发明浮动油封的性能是有害的，因此应该尽量少。碳元素可以促进奥氏体的形成，但是碳元素的加入，将降低浮动油封的塑性，对于加工硼酸再循环泵的泵体是不利的，因此其含量必须严格控制。加入铜进一步加强了浮动油封的强度。通过本发明的配方及工艺，生产出来的浮动油封工作面硬度增大，耐磨性增强、使用寿命延长。
【具体实施方式】
[0012]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述:
实施例1 一种提高浮动油封机械性能的加工工艺，所述浮动油封具有厚度小于5mm的机加工薄壁，所述加工工艺包括如下步骤:钢水冶炼、砂型浇铸、抛丸处理、调质处理、毛坯检验、机械加工、成品检验和包装入库，所述钢水冶炼过程中，在各量为300kg的冶炼炉中加入以下组分，Cr:65kg, Mo:8.lkg, N1:2.4kg，Mn:2kg，S1:0.9 kg,铌粉:0.9kg，C:
2.lkg, Cu:1.3kg，废钢:125kg,生铁:30kg,回炉料:10kg，增碳剂:5kg ;冶炼完成后熔炼炉中用于浇注的钢水各组成成分的重量百分比为:Cr 16.5%, Mo 3.2%、Ni 1.3%、Mn0.63%,Si 1.5%,Nb 1.35%,C 3.3%,S 0.05%,P 0.05%,Cu 0.35%，其余为 Fe 及不可避免杂质。由于在炼炉配方中加入了铌粉，在高温时大大减少了浮动油封表面被氧化，增大了浮动油封表面的硬度、耐磨性、抗冲击性，从而保证浮动油封的密封性能。
[0013]所述浮动油封的机加工薄壁的外侧面为工作面，所述工作面依次经车削加工、低温回火处理、研磨加工而成，工作面的粗糙度Ra=0.02 μ m,密封面的平面度F=0.002mm。
[0014]所述工作面的金相组织中针状回火马氏体的面积不少于65%，工作面的硬度HRC为 64.2。
[0015]所述成品检验包括尺寸检测、机械性能检测、密封性能检测和动态寿命检测。其中密封性能检测的技术要求为:将密封环安装于试验台架上，内腔通入足量机油，设定固定转速为250r/min，让其连续运转IOmin,试验过程中以及试验后，密封环密封位置不应有渗漏，而实际检测结果达到要求，密封环密封位置没有渗漏。动态寿命检测的技术要求为:将密封环安装于试验台架上，试验前采用打油枪将机油注入密封环内腔，试验台转速> 250r/min，在连续24小时的运转过程中，密封环密封位置不应有渗漏。试验后，密封环密封面不应出现划痕、粗糙、裂纹、缺损等影响密封的缺陷，实际检测结果达到要求。
[0016]所述机械性能检测包括抗拉强度检测、硬度检测和抗冲击性能检测。所述硬度检测中，对浮动油封硬度的要求为62?72。而实际检测为64.2，符合要求。[0017]所述尺寸检测包括工作面粗糙度检测、工作面平面度检测和工作面外径圆度检测。所述粗糙度检测中，对工作表面粗糙度的要求为小于0.ιμπι，而实际检测结果为0.02，符合要求。所述平面度检测中，对工作面平面度的要求为小于0.1mm，而实际检测结果为
0.002mm，符合要求。所述工作面外径圆度检测中，对工作面外径圆度的要求为小于0.5mm,而检测结果为0.06mm,符合要求。
[0018]所述毛坯检验包括表面质量缺陷检测和内部探伤检测。根据现有技术生产的浮动油封废品率为20%左右。而本发明中，由于在炼炉配方中加入了铌粉，在高温时大大减少了浮动油封表面被氧化，增大了浮动油封表面的硬度、耐磨性、抗冲击性，同时防止生产的浮动油封中夹渣夹气，从而保证浮动油封的密封性能。对同一批的1000件取样100件进行检测，废品率为5%左右。由此可见，本发明的配方及工艺大大提高了浮动油封的质量。
[0019]实施例2 —种提高浮动油封机械性能的加工工艺，所述浮动油封具有厚度小于5mm的机加工薄壁，所述加工工艺包括如下步骤:钢水冶炼、砂型浇铸、抛丸处理、调质处理、毛还检验、机械加工、成品检验和包装入库，所述钢水冶炼过程中，在各量为300kg的冶炼炉中加入以下组分，Cr:65kg，Mo:8.3kg, N1:2.5kg，Mn:2kg，S1:0.9 kg,铌粉:
0.9kg, C:2.lkg, Cu:1.3kg,废钢:125kg,生铁:30kg,回炉料:10kg,增碳剂:5kg ；冶炼完成后熔炼炉中用于浇注的钢水各组成成分的重量百分比为:Cr 16%, Mo 3.0%、Ni
1.2%,Mn 0.6%, Si 1.3%, Nb 1.2%, C 3.0%,S 0.05%, P 0.052%, Cu 0.36%，其余为Fe及不可避免杂质。根据实施例1相同工艺制得的浮动油封检测结果如下:
【权利要求】
1.一种提高浮动油封机械性能的加工工艺，所述浮动油封具有厚度小于5mm的机加工薄壁，所述加工工艺包括如下步骤:钢水冶炼、砂型浇铸、抛丸处理、调质处理、毛坯检验、机械加工、成品检验和包装入库；其特征在于:所述钢水冶炼过程中，在容量为250~300kg的冶炼炉中加入以下组分，Cr:65kg, Mo:8.0 ~8.3 kg, N1:2.3 ~2.5kg，Mn:2kg，Si:0.9kg,铌粉:0.9kg，C:2.lkg，Cu:1.3kg，废钢:120 ~130kg，生铁:30kg，回炉料:10kg，增碳剂:5kg ;冶炼完成后熔炼炉中用于浇注的钢水各组成成分的重量百分比为:Cr 15~18%, Mo 2.0 ~4.0%、Ni 1.0 ~2.0%、Mn 0.5 ~1.0%、Si 1.1 ~1.6%、Nb 1.1 ~1.8%,C 3.2 ~3.6%、S < 0.1%、P < 0.l%、Cu < 0.5%，其余为 Fe 及不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，所述浮动油封的机加工薄壁的外侧面为工作面，所述工作面依次经车削加工、低温回火处理、研磨加工而成，工作面的粗糙度Ra ^ 0.1 μ m,密封面的平面度F<0.1_。
3.根据权利要求2所述的加工工艺，其特征在于，所述工作面的金相组织中针状回火马氏体的面积不少于65%，工作面的硬度HRC为62~72。
4.根据权利要求1或2或3所述的加工工艺，其特征在于，所述成品检验包括尺寸检测、机械性能检测、密封性能检测和动态寿命检测。
5.根据权利要求4所述的加工工艺，其特征在于，所述机械性能检测包括抗拉强度检测、硬度检测和抗冲击性能检测。
6.根据权利要求4所述的加工工艺，其特征在于，所述尺寸检测包括工作面粗糙度检测、工作面平面度检测和工作面外径圆度检测。
7.根据权利要求1所述`的加工工艺，其特征在于，所述毛坯检验包括表面质量缺陷检测和内部探伤检测。
【文档编号】C22C38/56GK103624492SQ201310609728
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】林小卫 申请人:浙江广力工程机械有限公司