专利摘要

专利摘要

本发明公开了一种具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆，包括连杆本体，连杆本体表面设计有若干Z型微沟槽，连杆本体表面及Z型微沟槽表面均覆盖有锡层，锡层上面覆盖有巴氏合金层，若干Z型微沟槽所在区域与连杆本体表面四周形成密封带，密封带上设置有表面织构，Z型微沟槽数量为4～8个，表面织构为圆柱形、矩形、三角形中任意一种形式结构，巴氏合金层厚度为1mm～2.5mm，粗糙度为Ra0.8，本发明还公开了具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆的制备方法，本发明解决了现有技术中存在的液压马达连杆滑靴副承受较大的冲击载荷导致严重的磨损，甚至引起液压油泄漏、降低液压马达(泵)的性能和工作效率的问题。

权利要求

1.具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆的制备方法，其特征在于，具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆，包括连杆本体（1），连杆本体（1）表面设计有若干Z型微沟槽（5），连杆本体（1）表面及Z型微沟槽（5）表面均覆盖有锡层，锡层上面覆盖有巴氏合金层，若干Z型微沟槽（5）所在区域与连杆本体（1）表面四周形成密封带（9），密封带上设置有表面织构（10），所述Z型微沟槽（5）数量为4~8个，所述表面织构（10）为圆柱形、矩形、三角形中任意一种形式结构，所述巴氏合金层厚度为1 mm~2.5mm，粗糙度为Ra0.8，具体按照以下步骤实施：

步骤1、Z型微沟槽（5）的设计与制备：

Z型微沟槽（5）关于连杆表面中心线对称分布，Z型微沟槽（5）横槽的宽度B=0.5mm~3mm，横槽深度h1=0.1 mm~1mm，Z型微沟槽（5）斜槽的宽度A=0.5 mm~2mm，斜槽深度h2=1mm~1.5mm，通过铣削方式对Z型微沟槽加工，Z型微沟槽（5）所在区域与连杆本体（1）表面四周形成密封带（9）；

步骤2、连杆预处理：对设计有Z型微沟槽（5）的连杆加热，保温，以消除Z型微沟槽（5）加工产生的内应力，打磨连杆待浇注表面，去掉加工Z型微沟槽（5）时产生的毛刺，然后对连杆待浇注表面进行去氧化物；

步骤3、连杆表面挂锡：把经步骤2处理后的连杆浸入饱和氯化锌水溶液或饱和氯化锌与氯化铵混合水溶液中，降低表面张力，浸过溶剂的连杆立即浸在熔融的锡里挂锡，挂好锡的表面为银白色且光亮；

步骤4、浇注巴氏合金：

步骤4.1、将清洗干净的巴氏合金加热至380°C ~420°C，加入质量分数为1%~5%的氯化铵或质量分数为0.5%~3%的碳粉以防止巴氏合金氧化，待巴氏合金熔化之后，保温待用；

步骤4.2、将精步骤3处理后的连杆装入浇注夹具并夹紧，将浇注夹具加热到350°C~400°C，将步骤4.1融化的巴氏合金浇注在连杆表面，浇注厚度为2mm~3mm，在120°C ~160°C保温炉中冷却至室温，避免产生过大的热应力，以提高结合力，浇注完成，取出连杆；

步骤4.3、对步骤4.2浇注完成后的连杆浇注表面进行铣削加工，去除多余的巴氏合金，保证加工之后巴氏合金厚度为1 mm~2.5mm，粗糙度为Ra0.8，获得巴氏合金连杆表面；

步骤5、表面织构设计和加工：

在密封带（9）上设置表面织构（10），表面织构（10）关于连杆中心线对称分布，使产生的动压力分布均匀，避免连杆侧倾，然后去除加工表面织构（10）时产生的毛刺，在酒精溶液中用超声波清洗表面，烘干，即制备出具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆。

2.根据权利要求1所述的具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆的制备方法，其特征在于，所述步骤1中通过铣削方式对Z型微沟槽加工时工艺参数如下：使用直径为0.5mm的2刃涂层铣刀，粗加工时进给速度0.1~0.15mm/s，背吃刀量0.2~0.3mm，电主轴转速10000~15000r/min，精加工时进给速度0.25~0.05mm/s，背吃刀量0.05~0.1mm，电主轴转速15000~2000r/min。

3.根据权利要求1所述的具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆的制备方法，其特征在于，所述步骤2中对设计有Z型微沟槽的连杆加热至850℃~900℃，保温2h，打磨连杆待浇注表面时使用600~1200#金相砂纸，对连杆待浇注表面进行去氧化物具体是用质量浓度为5~10wt·%盐酸清洗待浇注表面，再使用质量浓度为5~10wt·%氢氧化钠溶液清洗，最后使用酒精在超声波清洗机中清洗5~10min，并烘干。

4.根据权利要求1所述的具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆的制备方法，其特征在于，所述步骤3中饱和氯化锌水溶液或饱和氯化锌与氯化铵混合水溶液温度为60~70℃。

5.根据权利要求1所述的具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆的制备方法，其特征在于，所述步骤4中浇注夹具具体结构为：包括固定在底座（8）上的固定面板A（2）和固定面板B（3），固定面板A（2）和固定面板B3相互垂直围成直角，与固定面板A（2）和固定面板B（3）分别连接的是活动面板A（11）和活动面板B（6），固定面板A（2）、固定面板B（3）、活动面板A（11）和活动面板B（6）共同围成浇筑腔体，通过螺栓紧固，浇筑腔体内壁上设置有隔热棉（4），其中，活动面板B（6）底部设置有一体成型的V型块，V型块对应位置处的底座（8）上开有相配合的V型槽，活动面板B（6）上还设置有拉杆（7），通过水平推拉拉杆（7），能够使活动面板B（6）沿着底座（8）上的V型槽做水平直线运动，保证平面位置精度。

6.根据权利要求1所述的具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆的制备方法，其特征在于，所述步骤5中表面织构直径d=300~1000 μm，表面织构面密度Sp=5~30%；表面织构深度hp=10~40μm；

采用激光打标机在密封带上加工设计表面织构，加工参数如下：激光频率10~30KHz，激光扫描速度20~50mm/s，电流21~27.5A，加工次数1~10次；去除加工表面织构时产生的毛刺用600~1200#砂纸打磨，超声波清洗表面时间为10~15min。

说明书

技术领域

本发明属于液压马达(泵)摩擦副复合耐磨表面的设计、加工技术领域，具体涉及一种具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆，本发明还涉及具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆的制备方法。

背景技术

随着液压马达(泵)不断向着高速、高压、大流量的方向发展，摩擦副的磨损或者异响现象也越发严重，这也直接限制液压马达的性能和使用寿命，甚至阻碍更广泛的应用。连杆滑靴副是径向柱塞低速大扭矩液压马达的关键摩擦副之一，对于马达的承载能力及其机械效率起着决定性的作用。在工作时，连杆滑靴副承受较大的冲击载荷，导致严重的磨损，严重的会引起液压油泄漏、降低液压马达(泵)的性能和工作效率。设计合理的液压马达的连杆滑靴副、并改善其润滑状态，对于高性能的液压马达(泵)发展起着关键作用。研究发现表面技术可有效提高耐磨性。如对零件表面进行激光熔覆处理，可以细化材料组织，提高材料强度和刚度，显著改善磨损性能。或对表面进行等离子渗氮和PVD涂层的复合处理，均可提高表面耐磨性。但是在高速、高冲击载荷条件下，耐磨层容易脱落。

所以，采用先进的表面工程技术，结合巴氏合金浇注技术和表面织构处理技术提升铁基连杆的表面性能，有效避免磨损，并延长其使用寿命，是高参数液压马达服役安全的关键技术。巴氏合金是使用最广泛的轴承材料，具有减磨特性和良好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性。巴氏合金的软基体上分布硬相质点，软基体内凹使滑动面之间形成微小间隙，成为贮油空间和润滑油通道，有利于减摩。硬相质点则起支承作用，有利于承载和提高耐磨性。

表面织构化在不改变材料本身的情况下，可获得特殊的表面性能。近年来，随着摩擦学理论和实验研究的深入，表面织构作为改变机械摩擦性能的可控技术近年来受到国内外学者的广泛重视，摩擦副表面上规则表面形貌几何造型的设计、加工、试验以及数值分析日益成为研究的热点，针对摩擦学材料表面织构化的研究越来越多。表面织构在摩擦副高速运动时有利于形成流体动压润滑，提高承载力。在低速运动时能储存润滑油进行二次供油，减小磨损。表面织构能够抑制摩擦系统的自激振动，降低摩擦噪声。

为了适应液压马达(泵)向着高速、高压、大流量等高参数的方向发展，降低关键摩擦副的磨损，提高液压马达的性能和寿命，本发明通过结合复合涂层技术和表面织构技术，得到一种制备带有表面织构的软涂层的新型复合表面。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆，解决了现有技术中存在的液压马达连杆滑靴副承受较大的冲击载荷导致严重的磨损，甚至引起液压油泄漏、降低液压马达(泵)的性能和工作效率的问题。

本发明的另一目的是提供一种具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆的制备方法。

本发明所采用的第一技术方案是，具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆，包括连杆本体，连杆本体表面设计有若干Z型微沟槽，连杆本体表面及Z型微沟槽表面均覆盖有锡层，锡层上面覆盖有巴氏合金层，若干Z型微沟槽所在区域与连杆本体表面四周形成密封带，密封带上设置有表面织构。

本发明第一技术方案的特点还在于，

Z型微沟槽数量为4～8个。

表面织构为圆柱形、矩形、三角形中任意一种形式结构。

巴氏合金层厚度为1mm～2.5mm，粗糙度为Ra0.8。

本发明所采用的第二技术方案是，具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、Z型微沟槽的设计与制备：

Z型微沟槽关于连杆表面中心线对称分布，Z型微沟槽横槽的宽度B＝0.5mm～3mm，横槽深度h1＝0.1mm～1mm，Z型微沟槽斜槽的宽度A＝0.5mm～2mm，斜槽深度h2＝1mm～1.5mm，通过铣削方式对Z型微沟槽加工，Z型微沟槽所在区域与连杆本体表面四周形成密封带；

步骤2、连杆预处理：对设计有Z型微沟槽的连杆加热，保温，以消除Z型微沟槽加工产生的内应力，打磨连杆待浇注表面，去掉加工Z型微沟槽时产生的毛刺，然后对连杆待浇注表面进行去氧化物。

步骤3、连杆表面挂锡：把经步骤2处理后的连杆浸入饱和氯化锌水溶液或饱和氯化锌与氯化铵混合水溶液中，降低表面张力，浸过溶剂的连杆立即浸在熔融的锡里挂锡，挂好锡的表面为银白色且光亮。

步骤4、浇注巴氏合金：

步骤4.1、将清洗干净的巴氏合金加热至380℃～420℃，加入质量分数为1％～5％的氯化铵或质量分数为0.5％～3％的碳粉以防止巴氏合金氧化，待巴氏合金熔化之后，保温待用；

步骤4.2、将精步骤3处理后的连杆装入浇注夹具并夹紧，将浇注夹具加热到350℃～400℃，将步骤4.1融化的巴氏合金浇注在连杆表面，浇注厚度为2mm～3mm，在120℃～160℃保温炉中冷却至室温，避免产生过大的热应力，以提高结合力，浇注完成，取出连杆；

步骤4.3、对步骤4.2浇注完成后的连杆浇注表面进行铣削加工，去除多余的巴氏合金，保证加工之后巴氏合金厚度为1mm～2.5mm，粗糙度为Ra0.8，获得巴氏合金连杆表面；

步骤5、表面织构设计和加工：

在密封带上设置表面织构，表面织构关于连杆中心线对称分布，使产生的动压力分布均匀，避免连杆侧倾，然后去除加工表面织构时产生的毛刺，在酒精溶液中用超声波清洗表面，烘干，即制备出具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆。

本发明第二技术方案的特点还在于，

步骤1中通过铣削方式对Z型微沟槽加工时工艺参数如下：使用直径为0.5mm的2刃涂层铣刀，粗加工时进给速度0.1～0.15mm/s，背吃刀量0.2～0.3mm，电主轴转速10000～15000r/min，精加工时进给速度0.25～0.05mm/s，背吃刀量0.05～0.1mm，电主轴转速15000～2000r/min。

步骤2中对设计有Z型微沟槽的连杆加热至850℃～900℃，保温2h，打磨连杆待浇注表面时使用600～1200#金相砂纸，对连杆待浇注表面进行去氧化物具体是用质量浓度为5～10wt·％盐酸清洗待浇注表面，再使用质量浓度为5～10wt·％氢氧化钠溶液清洗，最后使用酒精在超声波清洗机中清洗5～10min，并烘干。

步骤3中饱和氯化锌水溶液或饱和氯化锌与氯化铵混合水溶液温度为60～70℃，

步骤4中浇注夹具具体结构为：包括固定在底座上的固定面板A和固定面板B，固定面板A和固定面板B相互垂直围成直角，与固定面板A和固定面板B分别连接的是活动面板A和活动面板B，固定面板A、固定面板B、活动面板A和活动面板B共同围成浇筑腔体，通过螺栓紧固，浇筑腔体内壁上设置有隔热棉，其中，活动面板B底部设置有一体成型的V型块，V型块对应位置处的底座上开有相配合的V型槽，活动面板B上还设置有拉杆，通过水平推拉拉杆，能够使活动面板B沿着底座上的V型槽做水平直线运动，保证平面位置精度。

步骤5中表面织构直径d＝300～1000μm，表面织构面密度Sp＝5～30％；表面织构深度hp＝10～40μm；

采用激光打标机在密封带上加工设计表面织构，加工参数如下：激光频率10～30KHz，激光扫描速度20～50mm/s，电流21～27.5A，加工次数1～10次；去除加工表面织构时产生的毛刺用600～1200#砂纸打磨，超声波清洗表面时间为10～15min。

本发明的有益效果是，具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆，在加工有Z型槽的连杆表面浇注巴氏合金，提高巴氏合金与基体的结合力，同时引入表面织构，在巴氏合金表面上加工表面织构，这种复合表面既具有动压润滑的效果，又具有较高的顺应性和耐磨性，从而提高承载力，进而减小磨损和泄漏。

附图说明

图1是本发明具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆Z型微沟槽设计图；

图2是本发明装夹有具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆的浇注夹具结构示意图；

图3是本发明装夹有具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆的浇注夹具俯视图；

图4是本发明具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆中表面织构为圆柱形时的结构示意图；

图5是本发明具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆中表面织构为矩形时的结构示意图。

图中，1.连杆本体，2.固定面板A，3.固定面板B，4.隔热棉，5.Z型微沟槽，6.活动面板B，7.拉杆，8.底座，9.密封带，10.表面织构，11.活动面板A。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆，结构如图1所示，包括连杆本体1，连杆本体1表面设计有若干Z型微沟槽5，连杆本体1表面及Z型微沟槽5表面均覆盖有锡层，锡层上面覆盖有巴氏合金层，若干Z型微沟槽5所在区域与连杆本体1表面四周形成密封带9，密封带上设置有表面织构10。

Z型微沟槽5数量为4～8个。

如图4、图5表所示，表面织构10为圆柱形、矩形、三角形中任意一种形式结构。

巴氏合金层厚度为1mm～2.5mm，粗糙度为Ra0.8。

具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、Z型微沟槽5的设计与制备：

Z型微沟槽5关于连杆表面中心线对称分布，Z型微沟槽5横槽的宽度B＝0.5mm～3mm，横槽深度h1＝0.1mm～1mm，Z型微沟槽5斜槽的宽度A＝0.5mm～2mm，斜槽深度h2＝1mm～1.5mm，通过铣削方式对Z型微沟槽加工，Z型微沟槽5所在区域与连杆本体1表面四周形成密封带9，通过铣削方式对Z型微沟槽加工时工艺参数如下：使用直径为0.5mm的2刃涂层铣刀，粗加工时进给速度0.1～0.15mm/s，背吃刀量0.2～0.3mm，电主轴转速10000～15000r/min，精加工时进给速度0.25～0.05mm/s，背吃刀量0.05～0.1mm，电主轴转速15000～2000r/min；

步骤2、连杆预处理：对设计有Z型微沟槽5的连杆加热至850℃～900℃，保温2h，以消除Z型微沟槽5加工产生的内应力，使用600～1200#金相砂纸打磨连杆待浇注表面，去掉加工Z型微沟槽5时产生的毛刺，然后对连杆待浇注表面进行去氧化物，对连杆待浇注表面进行去氧化物具体是用质量浓度为5～10wt·％盐酸清洗待浇注表面，再使用质量浓度为5～10wt·％氢氧化钠溶液清洗，最后使用酒精在超声波清洗机中清洗5～10min，并烘干。

步骤3、连杆表面挂锡：把经步骤2处理后的连杆浸入饱和氯化锌水溶液或饱和氯化锌与氯化铵混合水溶液中，饱和氯化锌水溶液或饱和氯化锌与氯化铵混合水溶液温度为60～70℃，降低表面张力，浸过溶剂的连杆立即浸在熔融的锡里挂锡，挂好锡的表面为银白色且光亮。

步骤4、浇注巴氏合金：

步骤4.1、将清洗干净的巴氏合金加热至380℃～420℃，加入质量分数为1％～5％的氯化铵或质量分数为0.5％～3％的碳粉以防止巴氏合金氧化，待巴氏合金熔化之后，保温待用；

步骤4.2、将精步骤3处理后的连杆装入浇注夹具并夹紧，将浇注夹具加热到350℃～400℃，将步骤4.1融化的巴氏合金浇注在连杆表面，浇注厚度为2mm～3mm，在120℃～160℃保温炉中冷却至室温，避免产生过大的热应力，以提高结合力，浇注完成，取出连杆，其中，如图2、图3所示，浇注夹具具体结构为：包括固定在底座8上的固定面板A2和固定面板B3，固定面板A2和固定面板B3相互垂直围成直角，与固定面板A2和固定面板B3分别连接的是活动面板A11和活动面板B6，固定面板A2、固定面板B3、活动面板A11和活动面板B6共同围成浇筑腔体，通过螺栓紧固，浇筑腔体内壁上设置有隔热棉4，其中，活动面板B6底部设置有一体成型的V型块，V型块对应位置处的底座8上开有相配合的V型槽，活动面板B6上还设置有拉杆7，通过水平推拉拉杆7，能够使活动面板B6沿着底座8上的V型槽做水平直线运动，保证平面位置精度；

步骤4.3、对步骤4.2浇注完成后的连杆浇注表面进行铣削加工，去除多余的巴氏合金，保证加工之后巴氏合金厚度为1mm～2.5mm，粗糙度为Ra0.8，获得巴氏合金连杆表面；

步骤5、表面织构设计和加工：

在密封带9上设置表面织构10：采用激光打标机在密封带上加工设计表面织构，加工参数如下：激光频率10～30KHz，激光扫描速度20～50mm/s，电流21～27.5A，加工次数1～10次；去除加工表面织构时产生的毛刺用600～1200#砂纸打磨，超声波清洗表面时间为10～15min，表面织构直径d＝300～1000μm，表面织构面密度Sp＝5～30％；表面织构深度hp＝10～40μm；表面织构10关于连杆中心线对称分布，使产生的动压力分布均匀，避免连杆侧倾，然后去除加工表面织构10时产生的毛刺，在酒精溶液中用超声波清洗表面，烘干，即制备出具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆。

本发明具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆，在曲柄连杆液压马达的连杆上浇注巴氏合金并在其表面制备表面织构，从而提高液压马达的润滑性能和耐磨性，降低摩擦噪声；具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆的制备方法，通过该制备方法提高连杆表面和巴氏合金的结合力，避免在高载荷下，巴氏合金的脱落，提高连杆摩擦副的服役性能。

具有复合耐磨表面的液压马达曲柄连杆及制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。