超高压柱塞泵材料的特性

发布时间:2021-05-14 00:11:00

(1)不锈:【高压柱塞泵】由于以水为工作介质,并存在于各超高压零件的管道之中,故超高压材料应具有良好的防锈能力;
(2)高强度:由于超高压柱塞泵零件要承受300MPa以上的超高压,作为超高压零件材料,应具有较高的抗拉强度,这样才能在既保证满足压力要求,同时又具有较高安全系数的情况下,高压柱塞泵零件的体积不至于过于庞大。尤其作为动密封元件之一的高压活塞杆,应具有非常好的抗磨能力;
(3)较强的抗疲劳能力:该材料应具有良好的韧性,材料本身较为致密,材料内部只有极少微观缺陷。
如图4-21所示为一种高强度不锈钢的金相组织照片,该钢种抗拉强度高达1310MPa,并且金相组织致密均匀,无裂纹及孔洞等缺陷。
只有达到以上要求,并通过合适的表面处理手段,才有可能制造出寿命较长的超高压柱塞泵零件。
实际上高压柱塞泵水射流系统零件材料的选择往往并非强调强度越高越好,而应选择既强度高又韧性好的材料,那些只有很高抗拉强度而伸长率较小的钢材是不宜用作典型的高压系统零件的。由于上述钢种均含有Cr、Ni、Mo,能有效地提高钢的淬透性,增加强度,提高钢的韧性,并且在回火过程中降低了马氏体组织和贝氏体组织钢的回火脆性,使得这些钢具有较高的综合力学性能,成为高压水射流系统中零部件的首选材料。

高压柱塞泵水射流设备中的阀虽然千差万别、功能各异,但它们都具有承受高压、频繁启闭的共性。因此,其用材既要求较高的强度、硬度,又要求耐冲击和韧性。通常,阀芯和阀座不宜采用同种材料,以避免撞击时的亲和力缺陷,并且两者拉开一定的硬度差。不同的工作压力要求不同的材料。一般高压情况下,热处理后阀芯表面硬度为40~55HRC;超高压情况下则为50~55HRC。阀芯常用材料有CrVG、GCr15、2Cr13、3Cr13、38CrNi3MoVA、45CrNiMoA等;阀座常用材料有40Cr、2Cr13、3Cr13、38CrNi3MoVA等。阀芯与阀座精加工完成后,通过渗氮工艺可进一步提高其表面硬度。也有采用YG8硬质合金做阀芯的,将其淬火后回火达到60HRC硬度;同时,以0Cr18Ni9为母体,固熔EDCoCr-B-03(即堆焊)厚度约2mm,其表面硬度≥38HRC,然后将其加工成60°锥角的阀座。这种匹配在高压阀中常用,也就是说固熔是一种保证表面质量的工艺。
为了提高高压柱塞泵柱塞的耐磨性,往往采用表面热喷涂钨基或镍基硬质合金薄层的工艺,表面硬度可达62~65HRC;也有采用陶瓷柱塞的,即将陶瓷套与柱塞体组合以提高其耐磨性,但这种组合工艺往往难以保证;当然,表面渗氮更是常用的工艺。

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