研究了27SiMn液压支架油缸920℃淬火、不同淬火保温时间和回火温度对组织与性能的影响。结果表明920℃淬火时,保温50 min的性能较好;随回火温度的升高,强度硬度降低,塑性韧性升高,符合一般材料的淬火回火规律;920℃水冷,心部有网状铁素体存在。

汽车制动油缸是汽车液压制动系统中的重要部件,由于该零件是在高压环境下工作的,并要求具有较高的安全系数,因此对零件气密性要求较高,对铸件的质量要求也就非常高。以一典型主制动油缸产品为例,分析了铸件缺陷的形成原因,并进行了浇注及凝固过程的计算机模拟仿真,对原来的工艺方案及模具结构进行了修改,应用于生产中获得了很好的效果。

铸造模拟软件作为一种有效的铸造工艺设计和优化工具,在全球铸造行业中日益得到广泛的应用。针对油缸支架在样品试制过程中发现的缩孔和缩松缺陷,利用Procast软件对其凝固过程进行数值模拟运算,并根据模拟结果对原有的工艺进行了优化。通过对铸件进行X射线探伤和解剖证实模拟结果是准确的。

研究了27SiMn液压支架油缸(准275mm×53mm×330mm)亚温淬火、不同淬火保温时间对组织和性能的影响。结果表明(880～900)℃×50min淬火后性能较好;860℃回火有少量自由铁素体残留,其他各温度淬火,心部有网状铁素体存在,网状铁素体会降低材料的性能。

工程油缸附件焊接容易引起刮滚后圆度超差,造成缸筒变形。从调整刮滚参数、不焊接附件、先焊缸底后焊附件、增加时效和精修缸筒孔口倒角五种工艺方案逐项论证,详细分析了因缸筒变形造成圆度超差的原因并制定相关控制措施。结果表明：增加时效和精修缸筒孔口倒角都可以有效控制缸筒附件焊接带来的热应力变形。但在保证圆度≤0.08 mm的情况下,与增加时效相比,采取精修缸筒孔口倒角措施既能减少时效、抛丸、底漆等工序,又可节约成本,提高生产效率。

使用液压端盖窄间隙焊接专机和窄间隙水冷MAG专用焊枪,在82%Ar＋18%CO2气氛下进行了45钢油缸窄间隙环缝的焊接。结果表明：采用窄间隙MAG焊接方法,成功实现了45钢油缸环缝的焊接。采用合适的焊接电流可实现焊接过程稳定的射流过渡形式,飞溅少,焊缝成形良好,不存在侧壁未熔合现象,焊缝内没有气孔、裂纹等缺陷。与常规焊接方式相比,窄间隙MAG焊节约了焊接材料,缩短了焊接时间,同时减小了热输入量,降低了能耗。

通过对油泵内断裂的溢流阀的化学成分、宏观形貌、金相组织、扫描断口及能谱等进行分析,得出溢流阀断裂是由于其原材料碳化物级别偏高导致热处理过程中形成微裂纹及组织脆化造成的,并对溢流阀原材料及热处理过程的改进提出了建议。

针对水介质液压制动器摩擦材料的选用问题,阐述了材料的摩擦磨损机理;选用了应用广泛的铁镍合金粉末、铜基冶金粉末以及GrMnFeCoNi系高熵合金三种摩擦材料,综合考虑到采煤机的实际工况,设定紧急制动时间为0.7 s时,利用工程有限元对选用的三种摩擦材料进行热结构耦合及制动过程位移变形量进行分析。结果表明:当摩擦材料为铁镍合金粉末时,其制动盘最高温度为263.16℃,最大变形量为8.3921 mm;当摩擦材料为铜基冶金粉末时,其制动盘内最高温度为220.9℃,最大变形量为9.0192 mm;当摩擦材料为GrMnFeCoNi系高熵合金时,其制动盘内最高温度为194.29℃、最大变形量为7.554 mm。通过对比,确定GrMnFeCoNi系高熵合金为最优摩擦材料。

开发了S890钢作为缸筒材料,通过热处理工艺、焊接工艺研究,确定其最佳工艺方案,对比缸筒材料的力学性能和耐腐蚀性能,分析了S890钢应用于液压油缸的优点。结果表明:将S890钢应用于液压油缸的缸筒,其热处理工艺为:淬火温度930℃,保温100 min,水冷;回火温度(630~640℃),保温240 min,水冷,其窄间隙焊接工艺为:采用ER76-G焊丝,80%Ar+20%CO2保护气体,焊前预热100~150℃,打底焊电流220 A,电压23.4 V,填充焊电流280 A,电压28.6 V,层间温度100~300℃。S890、30CrMnSi、27SiMn和30CrMo这4中材料中,采用S890钢的液压油缸的强度、韧性和耐腐蚀性最好。

对缸体两端采用摩擦热成形，可实现自身封口，从而省去两处密封，杜绝泄漏，增强刚度，优化结构，并延长使用寿命。