叶片泵由转子、定子、叶片和配油板组成,形成闭式容积的容积变化,实现泵的吸油和压力。叶片泵结构紧凑,加工精度高。叶片泵分为单动式和双动式。前者又称可调叶片泵变量叶片泵,后者又称不可调叶片泵定量叶片泵。变量泵和定排量泵的结构形式不同,零件的受力和材料选择也不同。接下来我们就重点介绍叶片泵液压元件中的主要零件的热处理。
叶片泵零件的热处理

1 转子的热处理
泵在运行时,转子在轴的带动下高速旋转,这时转子与配油盘和叶片均形成摩擦副,转子端面和叶片槽面受磨损。同时高压油通过伸出槽外的叶片周期地作用于转子上,使转子槽底孔处承受很大弯曲疲劳应力。
转子需要有良好的耐磨性,否则将由于磨损而使间隙密封破坏,泵的容积效率降低,严重时,泵不能工作。转子还必须具有高的强度和韧性,以保证泵的使用寿命。
转子的失效形式主要有:
(1)转子槽底孔处因弯曲疲劳应力作用而产生疲劳断裂,一般称为“断臂”。
(2)转子端面或转子槽侧面产生磨损。为满足转子的性能要求,中、高压叶片泵转子采用合金渗碳钢 12CrNi3、20CrMnTi、20CrMnMo等制造。低压叶片泵转子可采用40Cr钢制造。转子热处理工艺见表2 ,工艺曲线见图3 ,井式炉工艺曲线见图4 。
2 定子的热处理
定子内表面呈椭圆形,长半径和短半径之间过渡曲线为一特殊曲线,曲线形式对泵的性能和寿命都有很大影响。定子和叶片组成摩擦副,当泵工作时,叶片在高压油的作用下,紧紧压在定子内表面而滑动,使定子受到磨损。定子要具备高的耐磨性和尺寸稳定性,同时还应有较高的强度。
定子多为内表面过渡区受磨损而失效。对小排量定量泵定子材料一般选用轴承钢GCr15制造,经淬火、回火处理。大排量定量泵定子则用Cr12MoV、38CrMoAlA等钢制造。而变量泵定子由于受不平衡液压力作用,选用韧性较好的3Cr2W8V 钢制造。为提高定子的耐磨性,Cr12MoV和3Cr2W8V 钢在淬火、回火后再进行氮碳共渗处理。定子热处理工艺见表2 。
▼表2 叶片泵零件热处理工艺






▲图3 转子可控气氛热处理工艺曲线
(虚线为露点变化曲线)

▲图4 转子井式炉渗碳淬火工艺曲线
3 叶片泵轴的热处理
泵轴在工作时承受扭转和弯曲疲劳,在花键和轴颈处受磨损。因此,要求轴具有高的强度,良好的韧性及耐磨性。变量泵轴因受液压力作用,性能要求比定量泵更高一些。
叶片泵轴选用材料分两类:一类为合金渗碳钢12CrNi3等,另一类为中碳45钢或中碳合金钢40Cr、42CrMo等。前者经渗碳淬火处理,后者则在调质后进行高频感应加热淬火。
4 叶片的热处理
叶片泵在运行过程中,叶片在高压油的作用下,紧紧地与定子内表面接触而滑动,这时叶片顶端将产生大量摩擦热,使叶片局部温度升高。为保证叶片在高温下具有耐磨性,要求选材具有良好抗回火性。另外叶片从转子槽内伸出时,在高压油作用下承受大的弯曲应力,所以用于制造叶片的材料要有高的强度。
为满足叶片使用性能的要求,均选用高速钢W18Cr4V来制造。为提高叶片的耐磨性,在淬火、回火后再进行氮碳共渗,叶片很薄,且加工精度要求高,为此,热处理过程中要严格控制其畸变。主要措施是铁丝捆扎、垂直吊挂加热。叶片热处理工艺见表2 。
5 配油盘的热处理
配油盘又称侧板。配油盘和转子端面、叶片端面相对滑动而产生磨损,严重时间隙密封破坏,泄漏量加大,泵的容积效率下降。因此,配油盘应具有良好的耐磨性能。低中压泵配油盘一般采用青铜制造,而高压泵则采用HT300高强铸铁制造,并施以低温的化学热处理以提高其耐磨性。近年来已开始利用粉末冶金方法压制配油盘,然后进行气体氮碳共渗。配油盘的热处理工艺见表2 。
叶片泵零件的热处理

1 转子的热处理
泵在运行时,转子在轴的带动下高速旋转,这时转子与配油盘和叶片均形成摩擦副,转子端面和叶片槽面受磨损。同时高压油通过伸出槽外的叶片周期地作用于转子上,使转子槽底孔处承受很大弯曲疲劳应力。
转子需要有良好的耐磨性,否则将由于磨损而使间隙密封破坏,泵的容积效率降低,严重时,泵不能工作。转子还必须具有高的强度和韧性,以保证泵的使用寿命。
转子的失效形式主要有:
(1)转子槽底孔处因弯曲疲劳应力作用而产生疲劳断裂,一般称为“断臂”。
(2)转子端面或转子槽侧面产生磨损。为满足转子的性能要求,中、高压叶片泵转子采用合金渗碳钢 12CrNi3、20CrMnTi、20CrMnMo等制造。低压叶片泵转子可采用40Cr钢制造。转子热处理工艺见表2 ,工艺曲线见图3 ,井式炉工艺曲线见图4 。
2 定子的热处理
定子内表面呈椭圆形,长半径和短半径之间过渡曲线为一特殊曲线,曲线形式对泵的性能和寿命都有很大影响。定子和叶片组成摩擦副,当泵工作时,叶片在高压油的作用下,紧紧压在定子内表面而滑动,使定子受到磨损。定子要具备高的耐磨性和尺寸稳定性,同时还应有较高的强度。
定子多为内表面过渡区受磨损而失效。对小排量定量泵定子材料一般选用轴承钢GCr15制造,经淬火、回火处理。大排量定量泵定子则用Cr12MoV、38CrMoAlA等钢制造。而变量泵定子由于受不平衡液压力作用,选用韧性较好的3Cr2W8V 钢制造。为提高定子的耐磨性,Cr12MoV和3Cr2W8V 钢在淬火、回火后再进行氮碳共渗处理。定子热处理工艺见表2 。
▼表2 叶片泵零件热处理工艺






▲图3 转子可控气氛热处理工艺曲线
(虚线为露点变化曲线)

▲图4 转子井式炉渗碳淬火工艺曲线
3 叶片泵轴的热处理
泵轴在工作时承受扭转和弯曲疲劳,在花键和轴颈处受磨损。因此,要求轴具有高的强度,良好的韧性及耐磨性。变量泵轴因受液压力作用,性能要求比定量泵更高一些。
叶片泵轴选用材料分两类:一类为合金渗碳钢12CrNi3等,另一类为中碳45钢或中碳合金钢40Cr、42CrMo等。前者经渗碳淬火处理,后者则在调质后进行高频感应加热淬火。
4 叶片的热处理
叶片泵在运行过程中,叶片在高压油的作用下,紧紧地与定子内表面接触而滑动,这时叶片顶端将产生大量摩擦热,使叶片局部温度升高。为保证叶片在高温下具有耐磨性,要求选材具有良好抗回火性。另外叶片从转子槽内伸出时,在高压油作用下承受大的弯曲应力,所以用于制造叶片的材料要有高的强度。
为满足叶片使用性能的要求,均选用高速钢W18Cr4V来制造。为提高叶片的耐磨性,在淬火、回火后再进行氮碳共渗,叶片很薄,且加工精度要求高,为此,热处理过程中要严格控制其畸变。主要措施是铁丝捆扎、垂直吊挂加热。叶片热处理工艺见表2 。
5 配油盘的热处理
配油盘又称侧板。配油盘和转子端面、叶片端面相对滑动而产生磨损,严重时间隙密封破坏,泄漏量加大,泵的容积效率下降。因此,配油盘应具有良好的耐磨性能。低中压泵配油盘一般采用青铜制造,而高压泵则采用HT300高强铸铁制造,并施以低温的化学热处理以提高其耐磨性。近年来已开始利用粉末冶金方法压制配油盘,然后进行气体氮碳共渗。配油盘的热处理工艺见表2 。