一种减震器工作缸及其加工方法与流程

文档序号：14112718阅读：1036来源：国知局

本发明涉及一种减震器工作缸及其加工方法，属于减震器零部件的加工技术领域。

背景技术：

减震器广泛应用于风机、管道、水泵、发电机、中央空调、风柜、冷柜、冷却塔、空压机、精密仪器仪表等各种振动机械设备及其管道的减震降噪上，其在汽车领域应用最为广泛，具体工作原理为：当车架(或车身)和车桥间震动而出现相对运动时，减震器内的活塞上下移动，减震器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对震动形成阻尼力，使汽车震动能量转化为油液热能，再由减震器吸收散发到大气中。

由于减震器运动的特殊性，对承载其的工作缸也有特殊要求。影响减震器工作缸的主要因素为工作缸材料的组成与加工方法。目前减震器工作缸使用材料多为铸铁及无缝钢，往往这两种材料加工的工作缸其力学性能和抗腐蚀性能不足，大大缩短了其使用寿命，造成资源浪费。通常情况下加工方法多为直接熔炼后压铸成型，而不经过后续表面防锈处理，如此加工得到的工作缸其耐腐蚀性也会受到影响。因此选择合适的组分和加工方法对于制备高性能的减震器工作缸至关重要。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种耐磨耐高温耐腐蚀的减震器工作缸。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种减震器工作缸，所述的工作缸由合金钢制成，所述的合金钢由如下组成成分及其质量百分比组成：c：0.02-0.2％、si：0.5-0.8％、cr：2.5-3.5％、mn：0.12-0.16％、n：0.25-0.30％、纳米wc：0.08-0.25％、纳米cbn：0.3-0.5％、四钛酸钾：0.08-0.25％，余量为fe及不可避免的杂质。

本发明减震器工作缸的合金钢中添加了适量的纳米cbn和n元素，二者通过协同作用，能在不含镍及钼的前提下，稳定和强化奥氏体，保证合金钢的力学性能。纳米cbn的添加减少了n元素的配比，纳米cbn在合金原料的熔炼过程中加入即可，而现有技术中n元素一般需要在金属线材制成后通过额外的渗氮工艺加入，因此纳米cbn的加入在保证合金钢性能的同时简化了工艺步骤，降低了能耗。但在本发明工作缸合金钢中纳米cbn的含量又不能过高，否则会造成工作缸韧性降低，且难以将工作缸的硬度控制在适当的范围(hrb58-70)内，不利于后续工艺的进行。本发明采用的四钛酸钾可以使合金具有优良的机械性能、耐热性、耐用腐蚀性以及抗高温氧化性能，其与基质材料合金具有良好的相容性，成为合金材料不可或缺的成分。且在本发明减震器工作缸合金钢中还加入适量的纳米wc和四钛酸钾，两者一起协同作用，能够有效替代cr的作用，大幅度提高工作缸的抗腐蚀性能，因此本发明中cr的含量较低，现有技术中耐腐蚀合金钢的cr含量一般较高，有的甚至高于5％，然而本申请中cr的含量仅为2.5-3.5％，在本申请中若cr的含量过大，容易造成碳化铬的晶界析出，反而会降低工作缸合金钢的耐腐蚀性。

在上述减震器工作缸中，纳米cbn与n的质量比为(1.2-1.8)：1。

在上述减震器工作缸中，纳米wc与四钛酸钾的质量比为(0.8-1.2)：1。

本发明的第二个目的在于提供一种上述减震器工作缸的加工方法，所述的加工方法包括如下步骤：

s1、按上述减震器工作缸合金钢的成分及其质量百分比称取原料，将c、si、cr、mn、n和fe直接熔炼成合金液1；

s2、合金液1升温，边搅拌边加入纳米wc、纳米cbn、四钛酸钾，同时通入惰性气体得合金液2；

s3、将模具置于振动装置中，再将合金液2注入模具中成型，再经机械加工得减震器工作缸半成品；

s4、对减震器工作缸半成品表面进行防锈处理，得最终减震器工作缸成品。

在传统的合金冶炼中，常常习惯将构成合金的原料一起混合进行熔融冶炼，对于可能带入的杂质等进行再处理而除去。本发明的纳米wc、纳米cbn、四钛酸钾本身并不十分稳固，所以在混合冶炼时与其他合金分批加入，避免一次加入对合金其他成分造成冲击而无法充分发挥性能，同时，分批加入纳米wc、纳米cbn、四钛酸钾也能对合金进行二次调节，进一步提升合金的综合性能。再者，本发明并未采用传统的热加工等方式进行晶粒细化，而是在浇注成型的同时，施加一定频率的振动，依靠由外而内的振动方式，使得合金各成分之间相互交融，从而达到细化晶粒的目的。最后，本发明还对减震器工作缸半成品表面进行防锈处理，进一步太高减震器工作缸的耐腐蚀性能。

在上述减震器工作缸的加工方法中，步骤s2中合金液1升温至950-980℃。提高合金液的温度，一方面可以对合金进行提纯，同时为后面加入的化合物提高其性能的效果。

在上述减震器工作缸的加工方法中，所述的惰性气体为氩气、氦气中的一种或两种。

在上述减震器工作缸的加工方法中，所述振动装置的振幅为0.02-0.25mm，振动频率为40-60hz。以较小的振幅和频率来处理合金液，能在合金液凝固前，最大限度地细化晶粒，同时增加合金密度。

在上述减震器工作缸的加工方法中，所述防锈处理中的防锈液主要由如下质量百分比的组分组成：hno3：1.2-2.5％、zno：3.2-4.5％、h3po4：1.2-5％、硅烷偶联剂：2.2-4.5％、葡萄糖酸钠1-2％、柠檬酸钠1-3％、碳颗粒0.5-1.2％，余量为水。本发明所述防锈剂中加入hno3和h3po4，二者相互协同可以在合金钢表面形成钝化膜，改善合金钢基体的耐蚀性能，同时柠檬酸钠、葡萄糖酸钠相互协同与金属离子结合，在合金钢表面形成一层络合物保护膜，起到缓蚀作用，该保护膜与上述钝化膜可以对合金钢基体起到双重保护。而硅烷偶联剂具有2种不同性质的基团，亲无机物基团可与合金钢表面的化学基团反应，形成强固的化学键合；亲有机物基团可与葡萄糖酸钠、柠檬酸钠有机物分子反应或物理缠绕，从而使合金钢与防锈剂的界面实现化学键接，其与具有良好粘结性的氧化锌配合大幅度提高合金钢与防锈剂粘接强度，进而改善合金钢的力学性能和耐蚀性能。再者，本发明防锈剂中还加入适量的碳颗粒，因为碳颗粒具有发达的微孔，吸附速度快，净化度高，其可以快速吸附合金钢表面附着的油污，利于hno3和h3po4对合金钢表面的钝化。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.本发明减震器工作缸的合金钢配伍合理，同时复配添加适量的纳米cbn和n元素，纳米wc和四钛酸钾，通过两两直接产生的协同作用，稳定和强化奥氏体，大幅度提高了合金钢良好的力学性能和抗腐蚀性能。

2.本发明原料通过分批加入，避免一次加入对合金其他成分造成冲击而无法充分发挥性能，且本发明浇注的同时施以振动，从而达到实现晶粒细化的目的，最后并用配伍合理的防锈剂进行防锈处理，以hno3、zno、h3po4、硅烷偶联剂、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠、碳颗粒为主要成分制备的防锈剂通过对减震器工作缸表面钝化、除油去污、吸附净化不仅使其表面光洁，还在减震器工作缸合金钢表面形成钝化膜，显著改善其耐蚀性能。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并说明对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

一种减震器工作缸，所述的工作缸由合金钢制成，所述的合金钢由如下组成成分及其质量百分比组成：c：0.12％、si：0.6％、cr：2.8％、mn：0.14％、n：0.27％、纳米wc：0.15％、纳米cbn：0.4％、四钛酸钾：0.15％，余量为fe及不可避免的杂质；