導(dǎo)語：高壓液動錘主閥室加工工藝研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1高壓液動錘主閥室氮化工藝優(yōu)化

（1）主閥室結(jié)構(gòu)設(shè)計主閥室結(jié)構(gòu)如圖1所示。高壓液動錘設(shè)計時，主閥室左端要裝配內(nèi)閥室與閥滑套，右端要同閥滑套下端一起分別與活塞上端的內(nèi)外圓滑動接觸，承受活塞高頻往復(fù)運動帶來的摩擦，因此主閥室的配合接觸面需要具有高硬度、高耐磨性來提高壽命。同時高壓液動錘靠水驅(qū)動，主閥室也需要考慮零件表面的防銹問題，因此選用合理的熱處理工藝顯得尤為必要。現(xiàn)今熱處理工藝中氮化處理可最大程度地提高零件表面硬度，因此主閥室擬采用氮化處理來提高表面硬度與耐磨性。根據(jù)加工經(jīng)驗確定主閥室的硬度技術(shù)要求：調(diào)質(zhì)處理，硬度HRC28~32；內(nèi)外表面氮化處理，深度0.3~0.4mm，硬度HV0.2≥650。主閥室零件的各斷面尺寸變化很大，零件各處厚薄極度不均，最大壁厚4.75mm，最小壁厚僅1.75mm，屬于薄壁件，同時需要采用多種加工手段（車、銑、深孔鉆、磨等）加工，加工時工藝難點主要是準6mm孔、外八方等處的加工，因此機加工周期很長、同時成本高。如機加工、熱處理過程中主閥室產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成零件變形或者斷裂，導(dǎo)致經(jīng)濟損失很大，同時高壓液動錘試制工作嚴重滯后。（2）氮化工藝的優(yōu)化研究氮化工藝優(yōu)選時，對比了氣體氮化、鹽浴氮化、QPQ鹽浴復(fù)合氮化3種工藝技術(shù)，綜合對比分析各氮化處理工藝的硬度、耐腐蝕性。普通的氣體、鹽浴氮化處理，雖然表面硬度可達到設(shè)計要求，但經(jīng)過5%NaCl溶液腐蝕對比試驗（浸泡399h，空氣氧化109h）后發(fā)現(xiàn)試件經(jīng)過長時間浸泡，零件表面銹蝕嚴重，嚴重影響了零件配合面的表面粗糙度，零件已經(jīng)無法正常使用。而QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)實現(xiàn)了滲氮工序和氧化工序、氮化物和氧化物、耐磨性和抗蝕性、熱處理技術(shù)和防腐技術(shù)的復(fù)合，同時氮化處理以后，再對工件表面進行一次拋光，降低工件表面的粗糙度，然后再在鹽浴中作一次氧化，此工藝非常適用于精密零件和表面粗糙度要求較高的工件。在5%NaCl溶液腐蝕對比試驗后（浸泡490h，空氣氧化109h），零件表面僅有輕微的痕跡，幾乎不影響正常使用。QPQ鹽浴復(fù)合處理憑借其耐磨性、抗腐蝕性，以及近乎0的零件變形量，極適合高能液動錘零部件對耐磨性、防銹、高精度的要求。

2高壓液動錘主閥室加工工藝優(yōu)化

（1）主閥室斷裂原因分析3件主閥室試制過程中，采用的加工工藝流程：鉆孔→粗車→銑外八方→半精車→調(diào)質(zhì)處理→精車→精磨→QPQ氮化處理。主閥室在氮化處理之前均未發(fā)現(xiàn)表面有任何肉眼可見裂紋，但是QPQ氮化處理后卻發(fā)現(xiàn)在3件主閥室同處出現(xiàn)了圓周裂紋，線切割制樣后發(fā)現(xiàn)是貫通性裂紋，同時準6mm圓孔處也分布裂紋。根據(jù)通標標準技術(shù)服務(wù)有限公司重慶分公司出具的SGS認證報告，確認材質(zhì)為42CrMo。排除材質(zhì)原因后，在斷裂部位進行線切割，取下斷裂的試塊，經(jīng)制樣后，在AixoVertA1金相顯微鏡下拍照取得2張不同部位的500倍金相照片如圖2所示。圖2（a）顯示經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后主閥室獲得了較均勻的索氏體、貝氏體等組織；圖2（b）顯示裂縫的邊緣已被氧化，并且裂縫中充填了氮化物等，說明在氮化之前已經(jīng)存在該隱藏的裂紋。（a）非斷裂部位金相組織（500×）（b）斷裂部位金相組織（500×）上述檢驗檢測結(jié)果表明，這3件主閥室在機加工過程中（鉆孔、銑外八方、粗車等）產(chǎn)生的應(yīng)力未及時消除，調(diào)質(zhì)處理時零件尺寸最薄處產(chǎn)生了極大的應(yīng)力集中，同時在精車、精磨階段未做去應(yīng)力退火或時效處理，導(dǎo)致了裂紋的產(chǎn)生，在QPQ氮化處理后，裂縫充填了氮化物，因此消除機加工過程中產(chǎn)生的應(yīng)力顯得尤為必要。（2）主閥室加工工藝優(yōu)化最大程度地消除機加工與調(diào)質(zhì)處理過程中產(chǎn)生的應(yīng)力是主閥加工工藝優(yōu)化的關(guān)鍵。主閥室加工工藝優(yōu)化后工藝流程：鉆孔→粗車→線切割外八方→半精車（壁厚變化劇烈處預(yù)留圓角）→調(diào)質(zhì)處理→精車→去應(yīng)力退火→精磨→400℃回火→QPQ氮化處理。優(yōu)化后的工藝主要是用線切割取代銑削的方式加工外八方，降低外八方處的機加工應(yīng)力，同時在半精車時在準6mm鉆孔左右兩側(cè)預(yù)留圓角，同時精磨之前先進行去應(yīng)力退火，氮化之前再400℃回火。再次試制的4件主閥室經(jīng)過細致檢查均未發(fā)現(xiàn)任何裂紋，同時氮化前后配合面的直徑變化在8~15μm左右，完全在公差允許范圍內(nèi)。工業(yè)性試驗時，主閥室經(jīng)受了活塞的高頻往復(fù)運動，在試驗后主閥室配合面的磨損量在1.5~3μm，達到了設(shè)計目標。

3結(jié)語

（1）零件經(jīng)過QPQ鹽浴復(fù)合氮化處理后，可獲得良好抗腐蝕性、細微的尺寸變形量、高硬度，QPQ鹽浴復(fù)合氮化處理工藝可作為高壓液動錘零件的熱處理工藝；（2）薄壁件在加工過程中，要及時調(diào)整工藝，消除機加工、調(diào)質(zhì)處理過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，增加去應(yīng)力退火和回火，盡可能避免因應(yīng)力集中產(chǎn)生零件變形或裂紋等。

參考文獻：

［1］殷琨，王茂森，彭枧明，等.沖擊回轉(zhuǎn)鉆進［M］.北京：地質(zhì)出版社，2010.

作者:李嬌 趙志強 單位:1.中煤科工集團重慶研究院有限公司 2.瓦斯災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急技術(shù)國家重點實驗室