液壓油缸是工程機械液壓系統中重要的執行元件，用于執行往復運動(dòng)，驅動(dòng)工程機械完成各種功能。活塞桿是液壓油缸中連接活塞和工作部件的技術(shù)要求較高的關(guān)鍵傳力零件，工作過(guò)程中需承受較大拉應力，因此，活塞桿必須具有足夠的強度、剛度、韌性，同時(shí)因使用中受磨粒沖刷，極易產(chǎn)生磨損，還須具有較高的耐磨性。

  長(cháng)缸活塞桿采用45鋼制造，其加工工藝路線(xiàn)為：鍛材(軋材)—下料—調質(zhì)—校直—機械加工—表面淬火、回火—校直—桿頭焊接—機加工—磨削—去應力退火-拋光—鍍硬鉻—拋光—清洗—裝配。加工高品質(zhì)液壓油缸認準鈦浩機械，專(zhuān)業(yè)品質(zhì)保障，活塞桿熱處理是保證活塞桿內在質(zhì)量與力學(xué)性能的關(guān)鍵工序，熱處理質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到整個(gè)液壓系統的壽命和可靠性，如果熱處理不當，造成活塞桿使用過(guò)程中早期斷裂，輕則損毀其他零件，嚴重時(shí)可能造成整個(gè)設備的毀壞與人員傷亡。

  調質(zhì)處理

  調質(zhì)處理的目的是使活塞桿具有強度、硬度、塑性、韌性良好匹配的綜合力學(xué)性能，內部組織為均勻細小的回火索氏體，為后續表面淬火作好組織準備。長(cháng)缸活塞桿長(cháng)度達3800-4200，直徑為Φ90-Φ110mm，因此其加熱設備采用150KW的井式電阻爐或600KW懸掛式連續電阻加熱爐，溫度分上下兩區控制。

  熱處理工藝參數： 在井式爐中一爐懸空裝4支，淬火加熱溫度為830±10℃，保溫160min后分2次出爐淬火，每次淬2支，采用循環(huán)冷卻水冷卻，淬火冷卻時(shí)上下擺動(dòng)，以保證較大限度的冷卻均勻，冷卻到100℃左右(桿冒蒸汽但不起泡)出水入井式回火爐回火。

  然后4支一次采用550±10℃加熱、保溫190min回火后水冷。經(jīng)上述工藝調質(zhì)處理后，性能不穩定，硬度在210-255HBS之間波動(dòng)，同一支活塞桿上、中、下硬度也相差很大。且有時(shí)有個(gè)別爐次硬度不合格或強度偏低，需進(jìn)行返修處理。淬火變形比較大，增大后續校直與機械加工難度。因45鋼淬透性差，金相觀(guān)察其內部組織并不是單一均勻的回火索氏體，而是在其心部存在大塊的游離鐵索體，個(gè)別零件還存在網(wǎng)狀鐵索體與魏氏組織。

  為解決上述問(wèn)題，我們采用懸掛式連續熱處理調質(zhì)爐進(jìn)行淬火加熱，每掛裝2支，加熱保溫后出爐自動(dòng)淬火，每節拍出一掛，確保加熱均勻。考慮到45鋼的Ac3溫度為770-780℃，為盡可能細化晶粒與減小變形，我們采用790±10℃亞溫淬火工藝，細化奧氏體晶粒，淬火后得到細小均勻的板條馬氏體，以提升活塞桿的強韌性配合。

  為進(jìn)一步減小變形，同時(shí)提升淬火液冷卻均勻性，我們在自來(lái)水中添加5%-10%的淬火添加劑，淬火時(shí)同樣采用循環(huán)水泵強制冷卻液循環(huán)冷卻。回火仍采用550±10℃加熱，節拍同淬火節拍一至，回火后出爐水冷，防止第二類(lèi)回火脆性的產(chǎn)生。經(jīng)上述工藝改進(jìn)后，內部組織為均勻的細小回火索氏體，削除了大塊狀或網(wǎng)狀鐵素體與魏氏組織，硬度強度均勻、穩定。

  二、表面淬火

  活塞桿工作過(guò)程中運動(dòng)頻繁，受力復雜，因此除要求具有良好的綜合力學(xué)性能防止變形與斷裂外，還要求其表面具有較高的耐磨性，表面硬度要求達到58-62HRC，生產(chǎn)過(guò)程中常采用高頻淬火處理。淬火設備選用半自動(dòng)連續淬火加熱爐，活塞桿由上料機輸送到淬火爐傳送帶上，通過(guò)傳送帶水平旋轉勻速送入感應圈中加熱淬火。

  表面淬火的關(guān)鍵是感應線(xiàn)圈的制作與淬火工藝參數的選擇。感應線(xiàn)圈采用10*8mm矩形銅管彎制而成，并設計為雙層結構并排放置，前后圈之間相隔一定距離，前圈不做噴水孔，利用前圈進(jìn)行預熱。后圈鉆孔徑為0.9mm的噴水孔，沿圓周均勻分布，噴水角度設計為36度;感應圈內徑比活塞桿外徑大4-5mm。淬火加熱陽(yáng)極電壓PV為11-12KV，陽(yáng)極電流PA為1.9-2.2A，柵極電流GA為0.38-0.40A，通過(guò)調節活塞桿送料架旋轉速度來(lái)控制活塞桿移動(dòng)速度，將活塞桿表面加熱到890-910℃后激速?lài)娝鋮s。

  淬火液選用專(zhuān)用淬火液加50-60%的水稀釋而成，噴水壓力保持在0.1MPa左右，通過(guò)控制噴水冷卻時(shí)間從而控制水冷后產(chǎn)品溫度，利用余熱自身回火。經(jīng)檢測，淬硬層深度為2-3mm，表層組織為回火馬氏體，心部組織為回火索氏體，表面硬度為58-60HRC，心部硬度為210-230HBS。

  三、去應力退火

  由于表面淬火是利用產(chǎn)品自身余熱進(jìn)行回火處理，回火溫度逐步降低，沒(méi)有一個(gè)完整的回火保溫過(guò)程，回火時(shí)間短，應力消除不完全，部分產(chǎn)品中存在較大的殘余應力。在后續磨削加工過(guò)程中，如果磨削內應力與表面淬火的殘余內應力相疊加，當應力值超過(guò)材料抗拉強度時(shí)，活塞桿表面會(huì )產(chǎn)生應力裂紋，如果應力沒(méi)有超過(guò)材料抗拉強度而以殘余應力形式存在于產(chǎn)品當中，在后續鍍鉻或使用過(guò)程中因應力重新分配而引起鍍層開(kāi)裂，造成鍍鉻層產(chǎn)生裂紋。因此，活塞桿鍍鉻前必須進(jìn)行退火處理，以消除磨削與表面處理產(chǎn)生的內應力。去應力退火加熱溫度為200-230℃，保溫190min后隨爐冷卻到160℃出爐空冷。

  四、結語(yǔ)

  活塞桿經(jīng)調質(zhì)處理后獲得良好的綜合力學(xué)性能，并為后續表面處理做好組織準備。表面淬火的目的是獲得高的表面硬度，以支撐表層鍍鉻層，從而提高活塞桿的耐磨性與耐蝕性。去應力退火安排在磨削加工之后電鍍之前，以充分消除活塞桿內部殘余應力，提升鍍層質(zhì)量與產(chǎn)品合格率，提高活塞桿使用壽命。

  5.活塞桿微變形了該這么辦那

  活塞桿是壓縮機上的重要零件，其直線(xiàn)度、表面硬度要求很高。例如，某活塞桿直徑63.5mm、長(cháng)630mm，圓柱度要求為φ0.019mm。其圓柱表面要求耐磨，表面硬度要求≥50HRC。工藝上通常采用滲氮處理。

  當活塞桿材料為不銹鋼時(shí)，在離子氣體滲氮環(huán)境下24h(560～600℃)滲氮層只能達到0.2mm，溫度越低，需要滲氮的時(shí)間越長(cháng)。由于不銹鋼活塞桿滲氮層很薄，因此工藝上安排滲氮處理作為末尾工序，所有機加工在滲氮前完成。

  由于滲氮溫度高，活塞桿在滲氮后有時(shí)會(huì )出現一定的變形，此時(shí)，活塞桿已達到成品尺寸要求，且表面硬度很高，無(wú)法采用機加工的方法予以精修，只能采用校直的方法將變形量控制在合理的范圍內。

  一、微變形的校直原理

  常用的壓力校直機，無(wú)論熱校還是冷校，其校直精度受人為影響，上限能達到1～2mm，通常活塞桿滲氮處理后部分產(chǎn)品有0.1～0.3mm的彎曲變形量，如此細微的變形量用壓力校直機校直是無(wú)法達到要求的。通過(guò)大膽嘗試和實(shí)踐驗證，我們采用壓彎加敲擊振動(dòng)的方法進(jìn)行校直。

  校直原理：工件在激振器所施加的周期性外力──激振力的作用下產(chǎn)生共振，工件各部位所受的交變應力與內部的殘余應力疊加，使工件局部產(chǎn)生屈服，引起微小塑性變形，使工件內的殘余應力降低，重新分布趨于均勻并增強金屬基體的抗變形能力，從而達到提高工件幾何精度穩定性的目的，這種工藝方法稱(chēng)為振動(dòng)穩定化處理。

  振動(dòng)穩定化處理工藝通常用于使零件穩定，此處被借用為活塞桿類(lèi)零件校直。

  二、微變形的校直方法

  1、用2塊V形鐵支撐活塞桿兩端，在中部架百分表，用手轉動(dòng)活塞桿，記錄活塞桿上下跳動(dòng)值，并將高、低點(diǎn)標記在桿上。

  2、用壓板螺栓將高點(diǎn)壓下5～10mm，保持不動(dòng)，用銅棒多次敲擊桿身(見(jiàn)圖2)，使彎曲應力穩定。銅棒硬度為130～160HB，活塞桿硬度為280～300HB，由于銅棒比活塞桿軟，活塞桿被敲擊表面不會(huì )變形。

  3、卸下壓板，按圖1重新檢查活塞桿跳動(dòng)情況。如跳動(dòng)超標，可再次校直，直至合格，期間需要良好的耐心和經(jīng)驗。

  用此方法校直了一批活塞桿，并在放置5天后，重新檢查跳動(dòng)值，發(fā)現沒(méi)有回彈現象，說(shuō)明此校直方法可行。