离子注入在航空液压泵中的应用

时间:2017/6/9 11:14:00 来源:本网 添加人:admin

  贵阳航空液压件厂尹克里表1磨损试验件的处理方式①材料牌号处理类别处理规范试件数曲线编号25Cr3MoA(上试件)(挤制)(+对航空柱塞式液压泵配流副进行N十离子注入后,经3种型号液压泵累计2400h的试车考核证实,离子注入技术可延长柱塞泵的寿命75%以上。

  生产实践和试验研究表明,国产航空液压泵的磨损寿命远低于疲劳寿命,泵内关键件摩擦副的磨损严重制约着泵的寿命和可靠性。因而,解决泵内摩擦副的磨损问题备受人们关注。最近,国外资料也指出:能,加寿命,关键技术是摩擦学“。

  配流副是泵内关键摩擦零件,其滑动的大平面既要承受高压、高速、高温的恶劣工况,又要担负起支撑、润滑、密封的作用,所以要求它在保证有润滑油膜的前提下,达到液压油的漏损与表面磨损间一定的平衡状态。油膜不稳(如开、停车,振动等)油液污染,或材料配对不当都会引起粘着磨损和磨粒磨损,导致密封破坏,使漏损加,泵的回油量变大,这是柱塞泵经常出现的早期故障。当然,漏损除磨损因素外,还受接触面的变形、跳动、倾斜等的影响。因而对配流副的油膜设计、材料配对及表面抗磨工艺、制造精度等提出了极严格的要求。

  目前,配流副普遍采用软/硬材料配对,这种配对易于磨合,导热好,有较好的抗粘着磨损能力,但耐磨粒磨损能力不足,经常发生磨粒嵌入软材料件而使硬材料件快速磨损。针对这一问题,我厂对配流副的渗氮钢配油盘进行了离子注入表面强化,以进一步提高其综合抗磨能力。

  1离子注入试验和分析11磨损试验米用盘一盘试件,试验在MG―200磨损试验机上进行。上试件为配对件,其材料为HMn60―3―1一0.75硅锰黄铜,硬度HV5102表面粗糙度Ra0.3Mm,尺寸为令66mmX54mmX6mm;下试件转动,其材料为25Cr3MoA渗氮钢,硬度HV5857,表面粗糙度Ra却液为YH―10航空液压油,中心流冷,冷却流量36+1mL/min,污染度87),油中磨粒多于泵的实际工况。上下试件的相对线速度为9m/s.采用阶梯加载方式,每级载荷运转10min,当摩擦系数M突然大(油液冒烟雾)时,发生严重粘着,即视为油膜破裂。试件的处理方式见表1,试验结果见。

  2显微硬度测定及微观分析对单独试件以及与零件同炉批N+离子复合注入(CI+PS)的陪伴试件作了显微硬度测定,其结果见表2.38CrMoAl(调质)材料注入N+离子后表层的X射线光电子能谱(XPS)分析见。

  表2试件显微硬度测定①材料牌号试件类别显微硬度值,HV0.025(CI+PS)/(QT+N)提高值/ 62①表中列出的2组数据系最大与最小值,即试验的典型数22泵试验将2泵的分油盖用N+离子进行复合注入。试验条件为:油泵转速=37201/min压力= 20.6+5MPa,无流量压力=0.通过1 050h延寿试车、动态冲击、温度循环等考核,油泵工作稳定,回油量满足技术要求。与未进行离子注入的油泵延寿试车600h后的回油量相比,回油量加率大幅度下降,证明泵的抗污染能力增强,寿命提高约75%其回油量曲线示于据。

  按工厂习惯,确定零件的注入工艺参数时所用的试件称为单独试件,是一种试验性试件;与正规零件同炉批注入的试件称为陪伴试件,用以证实正规零件的注入质量。

  此项试验如为双元素N++Ti+注入,显微硬度值提高13试验结果分析以上试验表明,渗氮钢经N+离子复合注入后材料表层的显微硬度明显提高,摩擦副的承载能力、临界PV值(在相对运动与相互接触的滑动摩擦副间所允许的正压力X相对线速度)比未注入前提高近1倍,摩擦系数1也有所降低,抗粘着磨损与抗磨粒磨损的能力进一步强。从XPS图可以看出,材料表面的N浓度大大加,远超出一般化学热处理所获得的N浓度,在XPS图中出现N分布的3个峰区,说明扩大了改性层厚度。至于表层结构、组织转变的强化机理则尚待进一步研究。

  2离子注入零件试验211泵试验泵渗氮钢配油盘进行N+离子复合注入,经100h的加速台架试车考核,与未注入的常规配油盘试车考核相比,其单位磨损行程的回油量长率大幅度下降,见。试车后将2台泵分解检查,发现N+离子复合注入配油盘的磨损明显轻于未注入的配油盘。

  23 1泵定型设计试验1泵的配油盘改为整体分油盖并进行定型设计考核,经3次改进后试车,回油量均超出要求(Q回超过225L/min)分油盖磨损严重。为此,在改进的基础上对分油盖再进行离子注入,经A泵450h及B泵500h的试车考核,回油量均能满足要求,分油盖磨损正常,回油量变化见。

  243泵试验3泵系高压、高速、大排量泵。由于工况恶劣,分油盖早期易磨损,泵的寿命低。采用离子注入对分油盖进行处理,经试车考核证明寿命延长1倍。

  25结果分析N+离子复合注入液压泵的分油盖,通过3种型号、5台次、累计约2400h(含100h加速试车)的台架考核,证明泵的寿命提高75% ~100%提高柱塞式航航空制造技术空液压泵寿命和可靠性十分显著,有较好推广价值。

  3生产中的问题我厂在将离子注入应用于生产的过程中,曾发生过注入面变形、注入面腐蚀、非工作面镀层挥发等现象,还存在注入质量验收标准等方面的问题。在注入质量方面,工厂目前按5项要求进行验收:(1)作陪伴试件的显微硬度检查,要求注入后的显微硬度提高值达到规定要求;(2)作表面注入颜色的均匀性检查;(3)作注入面的缺陷检查;(4)作注入面的尺寸精度复验;(5)制订相应的技术文件(如专用技术条件、验收说明书、规范记录卡、质保文件等),并在生产中执行。离子注入用于生产时还应关注陪伴试件对注入零件而言是否具有代表性、显微硬度计低负荷测定的准确性以及加强零件冷却以提高生产率等问题。

  4结束语柱塞式航空液压泵配流副的渗氮钢分油盖采用复合离子注入(CI+PS)处理,在保证原有尺寸精度下能显著强抗粘着磨损和磨粒磨损性能,从而提高泵的寿命75%以上。

  为加快离子注入技术的商业化进程,应适当开展应用基础研究,组织技术攻关,建立离子注入数据库,制订离子注入标准等,以便逐步在工厂推广应用。

  (责编文洵)(上接第29页)极值点不止1个,无论是直接搜索还是通过寻找函数梯度为零的点来寻找函数极小值点,如果初始值给得不好,都有可能只寻找到局部极小值点而不是全局极小值点,甚至使优化计算无法进行。例如把7475Al合金的参数A 1的初值改成30.0,最后算出m1=2.02,这显然是不合理的,因此对超塑变形本构方程中各材料参数值的大致范围要有所了解在此范围内给定初值。另外也需要对非凸函数优化算法作进一步研究。

  4结论本课题以7475Al合金为例,应用逆向求解技术求解了包括3种微观变形机制的超塑变形本构方程中的材料参数值,选择了适合变量较多且收敛速度较快的DFP优化法进行优化计算探索了目标函数式及参数初始值对最后优化结果的影响,用求出的参数计算所得曲线与试验曲线几乎完全重合。(责编文洵)

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