柴油机燃油系统产品主要零部件的制造工艺
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柴油机燃油系统产品主要零部件的制造工艺
一.概述:
柴油机燃油系统主要零部件包括喷油泵,喷油器总成,喷油嘴,柱塞偶件,出油阀偶件等精密零部件。
其制造过程,包括铸造,锻造,冲压,冷挤压和金属切削加工等热处理前的软加工成形技术。热处理后还要经过磨、珩、研以及电火花、电解等加工方法进行精加工,完成了零件的加工之后,还要按规定的程序进行装配和性能试验。合格后才能作为成品出厂。因此如何制定合理的工艺过程,采用先进加工设备(当然根据具体条件),成为机械工艺工程师的重要任务。
我国油泵油嘴厂数量多而分散,不少工厂采用通用设备,工序分散,手工操作多,生产方式也落后,产品质量不稳定。改革开放以来国内部分厂家投入大量资金,引进了许多国外先进设备,在关键工序上把好质量关,引进了部分的先进制造技术,如瑞士Mikron的DR-12喷油嘴体内腔成型组合机床,瑞典UV A中孔座面磨床,Stude配磨磨床和A型泵、Pw泵、S系列喷油嘴加工技术等一批先进加工设备和技术。引进了世界最大的燃油喷射系统制造商BOSCH公司的生产制造技术。使国内的柴油机燃油系统产品的制造技术有了很大的提高,产品质量有明显的改善,但总体技术与国外还有较大差别。
国外油泵油嘴零件的加工和装配试验已达到很高的自动化程度,采用专用高效设备组成CAM自动线加工零件。油泵油嘴总成的装配,实现了信息化CAPP→PDM的自动化管理,由于加工过程的自动化
和科学的质量管理体系(6Σ质量认证的质量管理方法),所以生产效率高,产品质量稳定。
二.柴油机燃油系统精密偶件的主要加工工艺和技术要求:
图〈1〉为喷油嘴偶件。
2.1柴油机燃油系统精密偶件的主要技术要求:
柴油机油泵油嘴精密偶件主要有三对,喷油嘴偶件,柱塞偶件和出油阀偶件。
JB/T7296—2004 柴油机喷油嘴偶件技术条件,
JB/T7174.1—2004 柴油机出油阀偶件技术条件,
JB/T7173.1—2004 柴油机喷柱塞偶件技术条件。
表一:喷油嘴偶件的主要技术要求
表二:柱塞偶件的主要技术要求
表三:出油阀偶件的主要技术指标(略)
2.2精密偶件的材料及热处理;
2.21精密偶件的材料选择;
精密偶件的材料除了要求热处理后应具有较高的硬度和耐磨性,有较高的抗回火性和尺寸稳定性,有较好的抗腐蚀能力和接触疲劳强度,以及小的线膨胀系数外,还应具有良好的机械加工性能。
〈1〉喷油嘴偶件的常用材料;
轴针式喷油嘴偶件较多的采用GCr15,热处理后硬度为HRC60~64。长型孔式喷油嘴偶件的针阀体则采用合金渗碳钢,针阀为高速钢。针阀体材料有18Cr2Ni4W A,25SiCrMoV,18CrNi2,20CrMoS,20CrNi,GCr15等。大功率柴油机喷油嘴的针阀体采用27SiMn2MoV合金渗碳钢或38CrMoAl氮化钢等材料。采用合金渗碳钢热处理的针阀体,其渗碳层深度为0.4~0.9mm,硬度≥HRC57,采
用38CrMoAl氮化钢热处理的针阀体,其渗碳层深度为0.3~0.4mm,硬度HV≥950。针阀采用高速钢W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2制造,其硬度为HRC62~65。
〈2〉柱塞偶件大多采用GCr15,其硬度为HRC60~64,也有用CrWMn 或20CrMo等材料的。
〈3〉出油阀偶件的材料和技术要求:
出油阀偶件以采用GCr15为多,也有用20CrMo,CrWMn的,其硬度为HRC60~63,当采用20CrMo时硬度≥HRC58,当偶件承受较大冲击载荷时,常采用38CrMoAl或27SiMn2MoV等材料。
2.2.2精密偶件的热处理:
1.轴承钢;
a:氰盐炉加热淬火:简单,防脱碳,极毒,污染。
b:气体保护气氛加热淬火:(氨分解,滴注式两种)
节能,减轻劳动强度,生态保护好,推广应用。
氨分解气的成分:NH3650℃H2(75%)+N2(25%)
滴注式有直接滴注和间接滴注两种。
直接滴注是1:2丙酮和乙醇直接滴入加热炉内分解。
间接滴注是甲醛和乙醇3:7混合滴入裂解炉内900℃分解,
推杆炉,多用炉
推杆炉操作:
加热850℃-10℃(推料10分钟)---冷却160—190℃(10#机械油<80℃检验---冷处理60℃(1小时)---回火190℃±10℃(4小时)-130±10℃
c :井式渗碳炉加热淬火
2. 渗碳钢:
a :18Cr2NiW A 针阀体的固体渗碳:
一般用箱式炉式井式渗碳炉
中孔塞碳棒---装罐---渗碳炉880—900℃(5-5.5小时)出炉室冷---检查渗碳层深度---开罐筛碳---冷处理-60℃(60—90分)---清洗---回火160℃±10℃(4小时)
b :20CrMoS 针阀体的固体渗碳
3. 38CrMoAl 针阀体的气体氮化
氮化前调质处理,硬度为HRC31~35,再做半精加工,再氮化。可用改造的井式炉,NH 3的分解率为18~40%
出炉炉冷却至小时
氮化排气零件装炉℃℃℃18035525—180— 4. 高速钢的热处理
a :W18Cr4V 高速钢的盐溶处理;
b :W18Cr4V 高速钢的真空热处理;
真空炉:第一次预热550℃~600℃→保温t 1=30+(1.5~2)D ; 第二次预热850℃~900℃→保温t 2=30+(1.5~2)D ; 第三次预热1260℃~1280℃→保温t 1=20+(0.25~0.5)D ; 预冷至1000℃进入油淬火。
三:精密偶件的加工工艺及制造技术(喷油嘴偶件)
〔一〕针阀偶件的热处理前软加工:
1.针阀的软加工:
针阀的毛坯加工如图1:针阀毛坯图
针阀毛坯加工——单轴自动车、数控车床,也可用专用设备加工。
图2是数控车床加工针阀简图
加工结果:切削表面对导向表面的跳动应不大于0.08mm,并为热处理后的硬加工留有0.3~0.5mm的余量。
毛坯在经过检验之后入库进行热处理。
2.针阀体的软加工:
针阀体毛坯如图3:
针阀毛坯加工——多轴自动车、数控车床
图4六角车加工简图,图5组合机床加工过程
针阀体的软加工:
a:枪孔钻床打二级中孔,二级中孔同轴度0.02mm,对外圆跳动
0.04mm
b:数控车床(六角车床)→麻花钻→粗铰→精铰(或硬质合金双级铰刀)对外园跳动0.08mm,二级中孔同轴度0.04mm。
c:以二级中孔为基准加工;——座面→压力室
座面用冷挤压,如图6,(可保证0.006mm跳动)
压力室以二级中孔定位钻加工(可保证压力室对中孔跳动