葉片泵用轉(zhuǎn)子及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及葉片泵用轉(zhuǎn)子及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，提供一種葉片泵用轉(zhuǎn)子，是以放射狀形成有多個插槽并具有圓盤形狀的葉片泵用轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述葉片泵用轉(zhuǎn)子的材質(zhì)以重量比包含生鐵：20～70％、Cu：0.2～0.5％、Fe：0.1～0.4％，余量為廢料及廢鋼，并且，所述葉片泵用轉(zhuǎn)子由在奧氏體基體組織中析出有球狀石墨的球墨鑄鐵構(gòu)成。
【專利說明】葉片泵用轉(zhuǎn)子及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及葉片泵用轉(zhuǎn)子及其制造方法，更具體地，涉及用作汽車轉(zhuǎn)向泵的葉片泵的轉(zhuǎn)子及其制造方法。
【背景技術】
[0002]目前，為了增加汽車轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向力，使用多種裝置，當為液壓式轉(zhuǎn)向裝置的情況下，使用用于供給液壓的動力轉(zhuǎn)向泵。作為這種動力轉(zhuǎn)向泵，可使用多種泵，但通常使用不僅效率高、體積和重量小，而且振動小的葉片泵。
[0003]圖1為簡要示出這種葉片泵的一例的剖視圖，其中，上述葉片泵包括本體部I以及內(nèi)置于上述本體部I的泵芯包3，上述泵芯包3包括:轉(zhuǎn)子31，其以能夠旋轉(zhuǎn)的方式設置在上述本體部I的內(nèi)部；以及定子30，其內(nèi)置有上述轉(zhuǎn)子31。并且，在上述轉(zhuǎn)子31上形成有多個插槽，上述葉片32以可在上述插槽的內(nèi)部進行滑動的方式安裝于該插槽的內(nèi)部。在此，通過未圖示的彈簧等將上述葉片32向上述定子30的內(nèi)壁加壓，從而防止葉片32的端部與定子30的內(nèi)壁面之間的泄漏。
[0004]由于上述轉(zhuǎn)子31與通過引擎的驅(qū)動力旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸50相結(jié)合，因而將與引擎的驅(qū)動一起旋轉(zhuǎn)。若轉(zhuǎn)子31旋轉(zhuǎn)，則上述葉片32 —起旋轉(zhuǎn)，從而壓送由葉片、定子和轉(zhuǎn)子的外面所定義的空間內(nèi)部的流體。
[0005]因此，上述轉(zhuǎn)子需要具有高的耐磨性及耐沖擊性。為此，以往是利用20CrMo或Crl2MoV等的低合金鋼 ，并通過滲碳淬火等熱處理進行制造。就這種制造方法而言，不僅處理復雜，而且還需要切斷條狀的連續(xù)鑄件來加工，因而存在材料消耗量多、且加工時間也變長的問題。
[0006]尤其是，就滲碳淬火處理而言，由于原材料消耗量高、且淬火后部件的尺寸變化大，因而存在難以制造的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是為了克服如上所述的現(xiàn)有技術中的缺點而提出的，其課題在于，提供耐磨耗性及耐沖擊性優(yōu)秀，且容易制造的葉片泵用轉(zhuǎn)子。
[0008]本發(fā)明的技術課題還在于，提供制造如上所述的葉片泵用轉(zhuǎn)子的方法。
[0009]為了解決上述技術課題，本發(fā)明的一實施方式提供葉片泵用轉(zhuǎn)子，是以放射狀形成有多個插槽并具有圓盤形狀的葉片泵用轉(zhuǎn)子，其特征在于，其材質(zhì)是以重量比包含生鐵:20~70%、Cu:0.2~0.5%、Fe:0.1~0.4%，余量為廢料(scrap)和廢鋼，并且，所述葉片泵用轉(zhuǎn)子由在奧氏體基體組織中析出有球狀石墨的球墨鑄鐵構(gòu)成。
[0010]在此，廢料(scrap)是指在機械加工過程中生成的碎屑等，廢鋼是指使用后廢棄的鋼材等。在本發(fā)明的上述實施方式中，利用球墨鑄鐵獲得作為葉片泵用轉(zhuǎn)子充分的強度和耐磨耗性，并且作為材料利用低廉且容易獲得的廢料及廢鋼，從而能夠減少制造費用。
[0011]在此，廢鋼的重量比可相同或小于廢料的重量比，具體地，可使廢料與廢鋼的重量比達到1:1至5:1。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，提供葉片泵用轉(zhuǎn)子的制造方法，其特征在于，包括:以重量比計生鐵:20~70%、Cu:0.2~0.5%、Fe:0.1~0.4%，且余量為廢料和廢鋼的方式配合原料而熔煉原液熔液的步驟；向熔煉后的上述原液熔液投入球化劑和孕育劑而獲得熔液的步驟；將上述熔液注入至鑄模而獲得轉(zhuǎn)子半成品的鑄造步驟；對上述轉(zhuǎn)子半成品進行機械加工以使其具有規(guī)定形狀的步驟；以及對機械加工后的轉(zhuǎn)子半成品進行等溫淬火的步驟。
[0013]在此，在上述熔煉原液熔液的步驟中，可在1500~1550°C溫度下取出上述原液熔液。
[0014]另外，作為上述球化劑，投入上述原液熔液質(zhì)量的1.0~1.2%的稀土類硅鐵鎂合金(FeSiMg6REl)。
[0015]另一方面，上述等溫淬火的步驟可包括:將上述轉(zhuǎn)子半成品加熱至890~950°C溫度并保持60~90分鐘的步驟；將上述轉(zhuǎn)子半成品投入到溫度為280~340°C的液體中并保持I~3小時的步驟；以及在大氣中冷卻至常溫的步驟。
[0016]并且，上述液體是將KNO3和NaNO3以1:1的質(zhì)量比混合而成的硝酸鹽溶液。
[0017]另外，上述葉片泵用轉(zhuǎn)子的制造方法還可以包括將等溫淬火結(jié)束的上述轉(zhuǎn)子半成品研磨成最終形狀的步驟。
[0018]根據(jù)具有如上所述構(gòu)成的本發(fā)明的實施方式，將利用球墨鑄鐵，該球墨鑄鐵具有析出了球狀石墨的奧氏體組織。奧氏體組織不僅具有高的耐沖擊性和耐磨耗性，還通過加工硬化，在生產(chǎn)過程中表面硬度進一步得到提高。并且，由于球狀石墨所具有的高潤滑性能，能夠更加提高耐磨耗性。
[0019]另外，由于不使用稀土類或高價的材料，而利用廢料和廢鋼，因而能夠大大降低制造成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為簡要示出以往葉片泵的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0021]圖2為表示本發(fā)明轉(zhuǎn)子的一實施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的照片。
【具體實施方式】
[0022]以下，參照附圖，對本發(fā)明的葉片泵的實施例進行詳細的說明。在此，本發(fā)明并不是涉及葉片泵所包含的轉(zhuǎn)子的形態(tài)，而是與其材質(zhì)相關，因而不受轉(zhuǎn)子形態(tài)的限制。在以下說明中，根據(jù)具有上述圖1所述的形態(tài)的葉片泵進行說明。
[0023]通常，鑄鐵由于其硬度高，因而具有耐磨性優(yōu)秀、切削性良好的特性，但是，由于拉伸強度低、脆性強，因而不適合作為露出在高壓環(huán)境中的部件使用。尤其是，當為上述葉片泵用轉(zhuǎn)子的情況下，由于以緊貼于葉片側(cè)面部的方式進行滑動，因而需要比以往更高的耐磨性。在本發(fā)明中，為了克服鑄鐵的缺點，作為轉(zhuǎn)子的材質(zhì)使用球墨鑄鐵，該球墨鑄鐵具有析出了球狀石墨的奧氏體組織。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，在作為葉片泵用轉(zhuǎn)子的材質(zhì)的球墨鑄鐵中，生鐵的含量以重量比計為20~70%，可以為30~60%，也可以為40~50%。[0025]生鐵是由鐵礦石直接制造的鐵的一種，除了包含2.2~7%(大致為2.5~4.5%)的C之外，還包含硫、磷等雜質(zhì)。生鐵具有易碎的特性，因而不能進行壓延或鍛造，但由于熔點低，因而具有適合用作鑄件原料的特性。
[0026]另一方面，意味著在對鋼材進行機械加工的過程中生成的碎屑或碎塊的廢料，會保持母材所具有的特性。并且，曾經(jīng)用作建材或各種結(jié)構(gòu)物等但使用壽命已到期的廢鋼，也保持原來的鋼材所具有的柔性和韌性，因此，若在鑄造工序中與生鐵一同混合使用，則可改善生鐵的特性。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，在作為葉片泵用轉(zhuǎn)子的材質(zhì)的球墨鑄鐵中，鐵(Fe)的含量以重量比計為0.1~0.4%，可以為0.15~0.35%，也可以為0.25~0.35%。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，在作為葉片泵用轉(zhuǎn)子的材質(zhì)的球墨鑄鐵中，添加以重量比計為0.2~0.5%的銅。銅是使石墨的形狀變粗變短，減少D型、E型過冷石墨，并促進A型片狀石墨的元素。另外，銅對石墨形態(tài)的改善起到非常好的作用，在共析轉(zhuǎn)變過程中抑制石墨化，減輕鑄鐵的冷硬傾向。而且，改善碳化物的分布，形成珠光體，并使組織微細化。
[0029]并且，在促進珠光體的形成的情況下，縮短珠光體之間的距離，以使珠光體微細化。另外，通過提高熔液的流動性來提高鑄造性，并由此具有降低殘留應力的效果。并且，銅使組織致密化，并使 鑄鐵的拉伸強度和硬度等有所提高。為此，添加以重量比計為0.2~0.5%的銅。另外，銅的含量以重量比計可以為0.3~0.5%，也可以為0.3~0.4%。
[0030]以下，對本發(fā)明的用于制造轉(zhuǎn)子的制造工序進行說明。
[0031](I)熔煉(smelting)
[0032]以適當?shù)谋嚷蔬x擇生鐵、廢料、廢鋼、銅和Fe來制備原料，將該原料放入中頻感應爐(middle frequency induct1n furnace),并進行加熱以使原料全部溶解后進行熔煉，從而獲得原液熔液。此時，從爐中取出原液熔液的溫度大致為1500~1550°C。
[0033](2)球化處理及孕育(inoculat1n)
[0034]在由上述熔煉步驟熔煉的原液熔液中，接種用于石墨球化的球化劑和孕育劑。此時，作為球化劑，可使用包含已知用于促進石墨球化的元素即Mg、Ca和稀土類(RE)的球化劑，具體地，可使用具有 Mg:5.5 ~6.5%'S1:44 ~48%、Ca:0.5 ~2.5%,AL < 1.5%,RE:
0.8~1.5%, MgO < 0.7%等成分的球化劑，例如，添加上述原液熔液質(zhì)量的1.0~1.2%的 FeSiMg6REl。
[0035]另一方面，通過接種產(chǎn)生大量的石墨核，因此促進了石墨化，并使石墨的分布均勻化，從而有助于增加強度。此時，作為孕育劑使用硅鋇鐵合金(F eSi72Ba2)，其添加量為上述原液熔液質(zhì)量的0.4~0.8%。
[0036](3)鑄造(casting)
[0037]將由上述孕育步驟進行孕育處理的熔液注入至預先以具有所需形態(tài)的腔體而制作的鑄模中。此時，利用濕砂模(green sand mold)進行鑄造,注入過程中熔液溫度被控制為1380~1420°C。在將上述熔液注入鑄模的同時，進行隨流注入處理(隨流孕育(streaminoculat1n))，而注入劑為硫氧注入劑，其添加量為原液熔液質(zhì)量的0.05~0.2%。冷卻注入至鑄模的熔液，獲得包含球狀石墨、鐵素體及珠光體的球狀鑄鐵轉(zhuǎn)子。
[0038](4)機械加工(Machining)
[0039]對由上述鑄造步驟獲得的轉(zhuǎn)子半成品進行一次清洗后，去除附著于表面上的砂子和氧化層，再進行機械加工以使其具有所需形態(tài)。
[0040](5)等溫淬火處理
[0041]對上述機械加工后的轉(zhuǎn)子半成品進行等溫淬火處理(熱處理過程)。上述等溫淬火處理是為了使基體組織奧氏體化而進行，具體地，利用可控制空氣溫度的電阻爐，將機械加工后的具有珠光體基體組織的轉(zhuǎn)子半成品加熱至890~950°C的狀態(tài)下保持60~90分鐘之后，迅速放入溫度為280~340°C的硝酸鹽溶液中保持I~3小時，然后取出并在空氣中冷卻至常溫。通過如此的熱處理，轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體基體組織，由此可大大提高韌性及耐沖擊性。
[0042]在此，上述硝酸鹽溶液使用以1:1重量比混合KNO3和NaNO3的硝酸鹽溶液。在此，對上述硝酸鹽溶液的濃度以及用于形成硝酸鹽溶液的KN03、NaNO3濃度并沒有特別的限定。上述硝酸鹽溶液作為淬火溶劑，與通常的淬火油相比具有以下所述的具體優(yōu)點。
[0043]-在硝酸鹽溶液的淬火過程中，沒有蒸汽膜步驟，高溫區(qū)域的冷卻速度非?？?，因此較厚的構(gòu)件可以具有良好的淬火組織。
[0044]-硝酸鹽溶液在低溫區(qū)域等溫時冷卻速度接近0，因此，淬火變形非常小。 [0045]-硝酸鹽的冷卻速度可通過調(diào)整水含量來進行調(diào)整(在熱油冷卻速度與油冷卻速度的四倍之間)，因此非常方便。
[0046]-構(gòu)件表面呈應力壓迫狀態(tài)，并呈現(xiàn)降低構(gòu)件分離現(xiàn)象的趨勢，提高構(gòu)件的壽命。
[0047]-淬火處理后，構(gòu)件的顏色為均勻的金屬光澤的淺藍色，清洗后無需溝流(channeling)或噴丸(peening),其防腐蝕性能高。
[0048](6)精密研磨及拋光(fine grinding and polishing)
[0049]通過精密研磨及拋光加工，對通過上述熱處理獲得的碳化物的球墨鑄鐵轉(zhuǎn)子進行加工，以使其具有最終形狀和所需的表面品質(zhì)。
[0050]以下，對本發(fā)明的葉片泵用轉(zhuǎn)子的多個實施例進行說明。
[0051]實施例1
[0052]以重量比配合生鐵:40%、廢料:30%、廢鋼:30%、Cu:0.4%和Fe:0.25%，將所有原料放入中頻感應電爐，熔煉成球墨鑄鐵原液熔液，從爐中取出原液熔液的溫度為1530 O。
[0053]對熔煉后從爐中取出的球墨鑄鐵原液熔液進行球化處理及孕育處理，作為球化劑添加了相當于原液熔液質(zhì)量的1.0%的稀土類硅鐵鎂合金(FeSiMg6REl)，作為孕育劑添加了相當于原液熔液質(zhì)量的0.5%的鋇硅鐵合金(FeSi72Ba2)。
[0054]將球化處理和孕育處理后的熔液注入預先制成的濕砂模中，此時的熔液溫度控制為1390°C,然后進行冷卻,從而獲得包含球狀石墨、鐵素體及珠光體的球狀鑄鐵轉(zhuǎn)子。
[0055]之后，將球狀鑄鐵轉(zhuǎn)子加工成所需的轉(zhuǎn)子形狀，利用可連續(xù)加熱的爐，將球狀鑄鐵轉(zhuǎn)子加熱至900°C溫度并保持60分鐘之后，迅速投入到溫度為300°C的硝酸鹽溶液2小時。之后，取出并在空氣中冷卻至室溫，從而獲得奧氏體球墨鑄鐵轉(zhuǎn)子。
[0056]最后，進行精密研磨和拋光處理，從而最終加工成其表面具有所需的表面粗糙度。
[0057]實施例2
[0058]配合生鐵:50%、廢料:40%、廢鋼:10 %、Cu:0.3%和Fe:0.35%并進行熔融之后，在1540°C溫度下取出原液熔液，并投入原液熔液質(zhì)量的1.1%的FeSiMg6REl和原液熔液質(zhì)量的0.6%的FeSi72Ba2。之后，注入到1400°C溫度的濕砂模后進行冷卻。對所獲得的轉(zhuǎn)子半成品進行機械加工之后，實施等溫淬火處理。此時，將轉(zhuǎn)子半成品加熱至920°C溫度并保持70分鐘之后，在290°C溫度的硝酸鹽溶液中投入2小時。之后，在空氣中冷卻至室溫后，進行精密研磨及拋光加工。
[0059]實施例3
[0060]配合生鐵:60%、廢料:25%、廢鋼:15 %、Cu:0.3%及Fe:0.35%并進行熔融之后，在1550°C溫度下取出原液熔液，并投入原液熔液質(zhì)量的1.15%的FeSiMg6REl和原液熔液質(zhì)量的0.6%的FeSi72Ba2。之后，注入到1410°C溫度的濕砂模后進行冷卻。對所獲得的轉(zhuǎn)子半成品進行機械加工之后，實施等溫淬火處理。此時，將轉(zhuǎn)子半成品加熱至915°C溫度并保持70分鐘之后，在290°C溫度的硝酸鹽溶液中投入2小時。之后，在空氣中冷卻至室溫后，進行精密研磨及拋光加工。
[0061]實施例4
[0062]配合生鐵:30%、廢料:30%、廢鋼:40%、Cu:0.2%及Fe:0.15%并進行熔融之后，在1545°C溫度下取出原液熔液，并投入原液熔液質(zhì)量的1.2%的FeSiMg6REl和原液熔液質(zhì)量的0.7%的FeSi72Ba2。之后，注入到1410°C溫度的濕砂模后進行冷卻。對所獲得的轉(zhuǎn)子半成品進行機械加工之后，實施等溫淬火處理。此時，將轉(zhuǎn)子半成品加熱至905°C溫度并保持90分鐘之后，在320°C溫度的硝酸鹽溶液中投入2小時。之后，在空氣中冷卻至室溫后，進行精密研磨及拋光加工。
[0063]圖2為拍攝上 述實施例1的內(nèi)部組織的照片，根據(jù)圖2可以確認實施例1由奧氏體及球狀石墨組成。
【權(quán)利要求】
1.一種葉片泵用轉(zhuǎn)子，是以放射狀形成有多個插槽并具有圓盤形狀的葉片泵用轉(zhuǎn)子，其特征在于， 所述葉片泵用轉(zhuǎn)子的材質(zhì)以重量比包含生鐵:20~70%、Cu:0.2~0.5%,Fe:0.1~0.4%，余量為廢料及廢鋼， 并且，所述葉片泵用轉(zhuǎn)子由在奧氏體基體組織中析出有球狀石墨的球墨鑄鐵構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片泵用轉(zhuǎn)子，其特征在于，廢鋼的重量比與廢料的重量比相同，或廢鋼的重量比小于廢料的重量比。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的葉片泵用轉(zhuǎn)子，其特征在于，廢料與廢鋼的重量比為1:1至5:1。
4.一種葉片泵用轉(zhuǎn)子的制造方法，其特征在于，包括: 以重量比生鐵:20~70%、Cu:0.2~0.5%、Fe:0.1~0.4%，且余量為廢料和廢鋼的方式配合原料，熔煉原液熔液的步驟； 向熔煉后的上述原液熔液投入球化劑及孕育劑，獲得熔液的步驟； 將上述熔液注入至鑄模，獲得轉(zhuǎn)子半成品的鑄造步驟； 對上述轉(zhuǎn)子半成品進行機械加工以使其具有規(guī)定形狀的步驟；以及 對機械加工后的上述轉(zhuǎn)子半成品進行等溫淬火的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的葉片泵用轉(zhuǎn)子的制造方法，其特征在于，在上述熔煉原液熔液的步驟中，在1500~1550°C溫度下取出上述原液熔液。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的葉片泵用轉(zhuǎn)子的制造方法，其特征在于，作為上述球化劑，投入上述原液熔液質(zhì)量的1.0~1.2%的稀土類硅鐵鎂合金FeSiMg6REl。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的葉片泵用轉(zhuǎn)子的制造方法，其特征在于，上述等溫淬火處理步驟包括: 將上述轉(zhuǎn)子半成品加熱至890~950°C溫度并保持60~90分鐘的步驟； 將上述轉(zhuǎn)子半成品投入到溫度為280~340°C的液體中并保持I~3小時的步驟；以及 在大氣中冷卻至常溫的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的葉片泵用轉(zhuǎn)子的制造方法，其特征在于，上述液體為將KNO3和NaNO3以1:1的質(zhì)量比混合而生成的硝酸鹽溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的葉片泵用轉(zhuǎn)子的制造方法，其特征在于，還包括將等溫淬火結(jié)束的上述轉(zhuǎn)子半成品研磨成最終形狀的步驟。
【文檔編號】C21D5/00GK104032204SQ201410083526
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月8日
【發(fā)明者】樸載奉 申請人:Lg電子株式會社