一种新型柱塞泵滑靴扩散焊连接方法

一种新型柱塞泵滑靴扩散焊连接方法

张晓峰 刘钰 徐倩倩 张治雄 韩晨

（成都航利 (集团 )实业有限公司 , 四川成都 611930）

摘 要：提供了一种新型的异种材料扩散焊连接方法，采用球面配合扩散焊连接，用于航空发动机柱塞式液压泵滑靴耐磨块连接。

关键词：柱塞泵；滑靴；耐磨块；扩散焊

1 前言

柱塞式液压泵在航空发动机燃油系统内有着广泛的应用。柱塞泵分为轴向泵和径向泵两种。径向柱塞泵具有工艺性能好、压力高、抗冲击能力强、使用寿命长等优点，但传统的径向柱塞泵的柱塞为点接触，磨损严重，不适宜高速工作。国内工程机械厂家多采用进口的径向高压泵来提高产品的整体质量，但进口产品也存在着缺陷：采用欠平衡理论设计的泵配流轴，一部分高压载荷由油膜承受，一部分由金属直接承受；流轴上的排油、吸油口截面较小，配流轴与转子的摩擦副不是静压支撑，滑靴在外导圈上滑动速度过高，同时在排量较大的情况下，还会产生抱轴、发热及噪声较大等问题。径向柱塞泵径向尺寸大，结构复杂，在轴配流式泵中配流轴受径向不平衡液压力的作用，容易磨损，并且所受压力越大，磨损越严重，引发的泄漏越大，从而限制了泵的转速和压力的提高，也限制了泵的排量。因此，径向柱塞泵的滚子和外圈的接触形式、配流形式和配流面流道的形式都直接影响到泵的工作性能、寿命和效率。

滑靴和斜盘形成的摩擦副摩擦效果好坏是液压泵使用寿命长短的关键，其中滑靴主要由滑靴主体、滑靴主体与柱塞球头配合的球形开口、与斜盘接触的耐磨块组成。现有的滑靴耐磨块与滑靴主体连接方式通常是机加工成一对平面的接触面，使用传统的平面接触扩散焊进行两种材料毛坯的扩散焊连接，连接后再进行滑靴主体和耐磨块的机加成型。因为扩散焊过程中不确定因素较多，尤其是当扩散焊接触面对因平行度或平面度无法完全贴合时，容易造成扩散焊区域形成空洞或裂纹，严重影响整个滑靴的焊接强度；其次，平面接触的扩散焊结构极易在接触面的外圆部分形成开裂，从而造成滑靴的成品合格率较低。

2 一种柱塞泵滑靴扩散焊连接方法

为解决航空发动机柱塞式液压泵滑靴耐磨块传统扩散焊连接方式的不足，本文提供了一种新型柱塞泵滑靴扩散焊连接方法。

2.1 装置结构与原理

如图1和图2所示，柱塞式液压泵滑靴组件，包括滑靴主体与滑靴主体斜盘接触的耐磨块。耐磨块3为铜合金，耐磨块3中心制有一个阻尼孔5，阻尼孔5四周有四个矩形槽6，矩形槽6外端有一个环形槽7；滑靴主体1内部有一个球形开口4以及与耐磨块1中心相通的阻尼孔5，起润滑作用的油液由液压泵供给球形开口4，再通过阻尼孔5覆盖到耐磨块表面与斜盘内表面之间形成一层油膜，起到润滑作用。

图1是新型柱塞式液压泵滑靴组件三维构造结构示意图

图2是图1的剖面图

图中：1.滑靴主体，2.凹形球面，3.耐磨块，

4.凸形球面，5.阻尼孔，6.矩形槽，7.环形槽

将传统的平面接触扩散焊改为球面配合扩散焊。在滑靴主体1端面上制有作为扩散焊接触面的凹形球面2，耐磨块3内侧面上制有配合滑靴主体1凹形球面2的扩散焊接触面的凸形球面4，滑靴主体1通过扩散焊将耐磨块3固联为一体。其中滑靴主体1的扩散焊接触面为凹形球面2，耐磨块3的扩散焊接触面为凸形球面4。

2.2 操作方法

首先机加工滑靴主体和耐磨块毛坯，然后分别加工滑靴主体凹形配合球面和耐磨块的凸形配合球面，再将两个球面进行配合研磨，直至达到扩散焊的表面精度，其次将两个球面在专用夹具中进行装配并施加一定的压力，最后对装配好的滑靴主体和耐磨块加热、保温，直至扩散焊完成。

2.3 方法特点

本方法将传统的滑靴主体和耐磨块的平面接触面改为球面接触面，在不改变滑靴外径尺寸的情况下，增加了扩散焊接触面积，提高了扩散焊接结合力。与传统的平面接触扩散焊连接相比，球面接触扩散焊的接触面积更大，扩散焊结合力更大；同时，在扩散焊前对滑靴主体和耐磨块的球面进行了配合研磨，使得扩散接触面更好的贴合，提高了扩散焊接质量；其次，在扩散焊过程中，因施加了一定的压力和较高温度，耐磨块难免会产生一定的塑性变形，采用球面接触面的扩散焊连接，可以有效控制耐磨块的塑性变形方向，减少柱塞式液压泵滑靴组件扩散焊接触部位的外圆部分开裂现象，提高了滑靴的成品合格率。还可以通过滑靴主体和耐磨块球面配合研磨，进一步有效减少扩散焊区域的空洞和裂纹形成。

3 结论

提供了一种新型柱塞泵滑靴扩散焊连接方法，采用球面配合面进行扩散焊连接，不仅增大了扩散焊面积，同时解决了外圆部分容易开裂的问题，可以有效提高滑靴的结合力、扩散焊焊接质量和滑靴的成品合格率，能够有效解决航空发动机柱塞式液压泵滑靴耐磨块传统扩散焊连接方式的不足。

参考文献

[1] 魏莉莉等，转子及滑靴组件的扩散焊工艺研究[J]，航空维修与工程，2016年第2期

[2] 中国机械工程学会焊接学会编.焊接手册 焊接方法及设备[M]

作者简介：

张晓峰（1985-），男，汉族，籍贯：四川成都，工程师，学士，成都航利(集团)实业有限公司，研究方向：材料检测