擠壓機主柱塞表面堆焊不銹鋼加工工藝研究

王艷鵬

（太重（天津）濱海重型機械有限公司，天津 300452）

擠壓機的主缸通常采用柱塞式液壓缸，主柱塞是主缸中關鍵零件之一，高壓液體作用在主柱塞端面上，柱塞表面硬度低經常被密封劃傷，使主缸漏油，減少主缸壽命。為了提高主柱塞表面的耐磨性，柱塞的表面應進行淬火或滾壓加工。近年來出現了在柱塞表面堆焊一層不銹鋼（2Cr13）的辦法，可使表面硬度達到38～43HRC[1]。本文以36MN擠壓機主柱塞表面加工為例，柱塞直徑?1200mm，長度2870mm；表面堆焊2Cr13不銹鋼，堆焊層厚度為2～3mm，硬度為43～48HRC，表面粗糙度達到Ra0.4～0.8。其結構如圖1所示。

圖1 柱塞

1 表面材料分析

2Cr13屬于馬氏體不銹鋼，有磁性，硬度好，具有耐蝕性。隨著含碳量增加，鋼的強度和硬度增加，而塑性和韌性降低，給加工帶來很多困難，其化學成分如表1所示。從堆焊層化學成分看，鉻是強碳化物形成元素，阻礙碳原子在馬氏體的擴散，減緩了馬氏體分解。保持α相具有一定的飽和濃度和細小的碳化物，從而使堆焊層保持高的硬度和強度[2]。

表1 2Cr13化學成分/%

2 表面加工工藝

柱塞表面加工選用的設備是HTIIIG250×120/200-NC數控車磨床，該設備具有車削和磨削的功能。首先在柱塞頭部利用孔口配作芯軸，保證芯軸中心與柱塞尾部頂尖孔同軸；其次利用設備兩端頂尖將工件頂起，再利用四爪卡盤夾住柱塞頭部外圓，最后進行表面的車削和磨削。

2.1 車削

（1）刀具。由于表面堆焊層材料屬于馬氏體不銹鋼，硬度高，切削加工性較差。要求刀具材料耐熱性高、耐磨性好，與不銹鋼親和作用小的材料[3]。通常選用鎢鈷類硬質合金刀具，本例選用YBG205可轉位機夾刀片。

（2）工藝參數確定。由于車削只是粗加工和半精加工，粗糙度達到Ra3.2即可。為提高效率，工件轉速選擇n=20r/min；進給量f=0.4mm/r；切削深度αp=0.5mm。

2.2 磨削

磨削作為柱塞表面加工的最后一道工序，為了達到粗糙度Ra0.4～0.8，需要從選砂輪、確定磨削參數、選磨削液等各方面進行考慮。

（1）砂輪選型。工件材料是2Cr13馬氏體不銹鋼，所以磨料選擇采用白剛玉（WA）。由于工件表面硬度較高，材料較粘，表面粗超度較高，因此選擇中粗的粒度。根據工件越硬則磨具就要選擇軟一些的原則，磨具硬度方面傾向于中軟。結合劑方面，選用陶瓷結合劑，化學性能穩定，強度較高，氣孔率大，適合磨削不銹鋼。綜合考慮，最后選擇P750×75×305 WA46K大氣孔砂輪，結合劑V；最高使用轉速35m/s。

（2）確定磨削參數。車磨床磨頭最高轉速為720r/min，為了達到表面粗糙度要求，磨削時砂輪轉速就按該速度進行；為提高效率，工件轉速設定為7～10r/min；粗磨時，磨削深度為 0.05；精磨時，磨削深度取0.02～0.03；磨削進給量按下式選取：

粗磨 fa=(0.3～0.7)bs

精磨 fa=(0.1～0.3)bs

式中：fa——軸向進給量，mm/r；

bs——砂輪寬度，mm。

（3）磨削液選擇。磨削過程中產生大量磨削熱，在磨削區域內溫度高達1000℃左右[4]。為防止工件表面燒傷，產生裂紋，減少工件熱膨脹變形同時防止砂輪堵塞等現象發生，必須使用磨削液。

磨削液分水溶液和油料，由于不銹鋼耐腐蝕，采用水溶液。水溶液包括乳化液和合成液，本例選用生物穩定性微乳型金屬磨削液CAMCO CUT 800A。

最后加工完成，表面粗糙度達到Ra0.6左右，符合要求。

3 結論

（1）2Cr13不銹鋼加工主要是選擇好刃具，找出合適的工藝參數。

（2）在磨削過程中磨削深度對粗糙度的影響比較大。

（3）由于設備砂輪轉速已達到上限，所以只能調整工件轉速和進給量，此工藝方法不是最佳，僅供參考。

（4）在車磨上進行磨削，效果不如專用外圓磨床，但對于直徑2000mm左右的柱塞表面磨削，在沒有專用設備的情況下，具有指導意義。

參考文獻：

[1] 魏 軍.金屬擠壓機[M].北京：化學工業出版社，2006：56-57.

[2] 楊世杰，張漢謙，劉滿才.45鋼輥芯2Cr13埋弧自動堆焊輥道輥堆焊層性能分析[J].熱加工工藝，1993，（1）：30-32.

[3] 鄭文虎.刀具材料和刀具的選用[M].北京：國防工業出版社，2012：35-36.

[4] 曹甜東，盛永華.磨削工藝技術[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2009：10-11.