眼镜板（见图1所示）是混凝土泵的一个重要零件，其体积虽不大，但技术含量和加工成本都很高。目前眼镜板的寿命约为泵送3万m3左右混凝土，为提高泵车的使用效率，采取相应的措施提高其寿命非常关键。
1、眼镜板工作特点
眼镜板是s形泵送分配阀的零件，与混凝土输送缸相连通，运动部件s管在摆动油缸的驱动下，从一边混凝土缸口摆动到另一边混凝土缸口上，切割环随s管贴着眼镜板摆动，与眼镜板组成了切换摩擦副。由于切割环的快速摆动使眼镜板与预拌混凝土产生强烈磨损，同时还要承受切断石子时产生的冲击力。由此可知，眼镜板主要在常温下工作，承受冲击力、剪切力及十分强烈的摩擦。
眼镜板的主要失效形式是磨损、碎裂崩块失效。眼镜板和切割环之间的磨损属于磨粒磨损，首先表现为切割环及眼镜板孔口棱角磨钝，并形成较小的圆弧面楔形口，随着参与磨损的磨料粒径的增大，磨损间隙也随之增大，当间隙大到一定值时会因严重漏浆而影响施工。而随着泵送高度的增加，眼镜板的冲击剪切会增大，磨损更剧烈，且容易发生碎裂崩块。
由以上分析可以得出眼镜板的表面既要有高的硬度和耐磨性，又要有一定的韧性和高的抗断裂能力。
2、目前常用的材料分析
（1）高铬合金铸铁。
高铬合金铸铁主要用于焊接结构。见图1a所示，这是目前普遍采用的形式。合金铸铁的平均硬度为hrc62左右，具有很高的抗磨损能力，加工工艺性好、生产成本低，但由于高铬合金铸铁的导热性低、塑性差和收缩量高，铸造过程中易发生开裂，必须采取措施加以克服。采用焊接结构时，通常采用工作端面堆焊耐磨材料，即在基体q235a钢或16mn钢的工作端面堆焊5mm厚的高铬合金铸铁，在焊接过程中因为堆焊层内应力而容易出现微观裂纹，在使用过程中耐磨层会出现崩裂的现象，严重影响眼镜板的使用寿命。
（2）碳化钨。
碳化钨材料主要用于焊接结构，该种材料硬度为hrc65左右，是自然界中硬度仅次于金刚石的材料，耐磨性优于高铬合金铸铁，但由于其工艺极其复杂，成本较高，使用过程中也会由于焊接缺陷而出现耐磨层崩裂的现象，故使用较少。
（3）硬质合金。
硬质合金的硬度在hrc70以上，耐磨性很好，但抗弯强度与韧性差，且不适合进行机械加工，所以常用的结构是将硬质合金薄片用粘、焊接等方法镶嵌在普通钢板上，使眼镜板在具有优良韧性的同时又有高耐磨性，如处理得牢固、可靠，使用寿命可达3万m3以上。但目前这种加工工艺仍有需要完善的地方，零件质量的稳定性难以保证，同时硬质合金价格很高，也影响了这种材料的使用。
3、提高眼镜板使用寿命的措施
提高眼镜板的使用寿命，需要从材料、结构、工艺等多方面入手，进行综合考虑，才能满足其在使用性、工艺性、经济性上的要求。
3.1 材料的选用
眼镜板的表面既要有高的硬度、耐磨性，又要有一定的韧性和高的抗断裂能力。工具钢冷、热加工的工艺性能良好，适合整体结构或组合结构，生产过程简单、成品率高、成本低。虽然目前由于表面硬度及耐磨性与其它材料相比较低，使用时工作寿命较短，因而应用较少，但如果能增大其表面硬度及耐磨性，满足使用性能要求，应该是最有前途的眼镜板材料。工具钢种类很多，研究中选择了基本钢的一种——lm1钢（65w8cr4vti钢），其化学成分内表1。这种钢属于中碳钢，机加工性能好，合金元素的质量分数超过10%，属于高合金钢，具有高强度、高淬透性及耐磨性的特点。同时这种钢热胀系数小、导热性好、锻造性好，没有聚集网状分布的共晶碳化物，所以不会由于碳化物分布不均匀而造成热处理变形、开裂等缺陷。与cr12mov钢相比，由于降低了cr的含量，增加了w、v、 ti的含量，细化了晶粒，碳化物分布均匀，硬度更高，抗压强度约高30%，抗弯强度高1倍，冲击韧度高2倍。cr元素的存在又使这种钢有很好的抗蚀性，可有效防止工作介质对眼镜板的腐蚀。
1、眼镜板工作特点
眼镜板是s形泵送分配阀的零件，与混凝土输送缸相连通，运动部件s管在摆动油缸的驱动下，从一边混凝土缸口摆动到另一边混凝土缸口上，切割环随s管贴着眼镜板摆动，与眼镜板组成了切换摩擦副。由于切割环的快速摆动使眼镜板与预拌混凝土产生强烈磨损，同时还要承受切断石子时产生的冲击力。由此可知，眼镜板主要在常温下工作，承受冲击力、剪切力及十分强烈的摩擦。
眼镜板的主要失效形式是磨损、碎裂崩块失效。眼镜板和切割环之间的磨损属于磨粒磨损，首先表现为切割环及眼镜板孔口棱角磨钝，并形成较小的圆弧面楔形口，随着参与磨损的磨料粒径的增大，磨损间隙也随之增大，当间隙大到一定值时会因严重漏浆而影响施工。而随着泵送高度的增加，眼镜板的冲击剪切会增大，磨损更剧烈，且容易发生碎裂崩块。
由以上分析可以得出眼镜板的表面既要有高的硬度和耐磨性，又要有一定的韧性和高的抗断裂能力。
2、目前常用的材料分析
（1）高铬合金铸铁。
高铬合金铸铁主要用于焊接结构。见图1a所示，这是目前普遍采用的形式。合金铸铁的平均硬度为hrc62左右，具有很高的抗磨损能力，加工工艺性好、生产成本低，但由于高铬合金铸铁的导热性低、塑性差和收缩量高，铸造过程中易发生开裂，必须采取措施加以克服。采用焊接结构时，通常采用工作端面堆焊耐磨材料，即在基体q235a钢或16mn钢的工作端面堆焊5mm厚的高铬合金铸铁，在焊接过程中因为堆焊层内应力而容易出现微观裂纹，在使用过程中耐磨层会出现崩裂的现象，严重影响眼镜板的使用寿命。
（2）碳化钨。
碳化钨材料主要用于焊接结构，该种材料硬度为hrc65左右，是自然界中硬度仅次于金刚石的材料，耐磨性优于高铬合金铸铁，但由于其工艺极其复杂，成本较高，使用过程中也会由于焊接缺陷而出现耐磨层崩裂的现象，故使用较少。
（3）硬质合金。
硬质合金的硬度在hrc70以上，耐磨性很好，但抗弯强度与韧性差，且不适合进行机械加工，所以常用的结构是将硬质合金薄片用粘、焊接等方法镶嵌在普通钢板上，使眼镜板在具有优良韧性的同时又有高耐磨性，如处理得牢固、可靠，使用寿命可达3万m3以上。但目前这种加工工艺仍有需要完善的地方，零件质量的稳定性难以保证，同时硬质合金价格很高，也影响了这种材料的使用。
3、提高眼镜板使用寿命的措施
提高眼镜板的使用寿命，需要从材料、结构、工艺等多方面入手，进行综合考虑，才能满足其在使用性、工艺性、经济性上的要求。
3.1 材料的选用
眼镜板的表面既要有高的硬度、耐磨性，又要有一定的韧性和高的抗断裂能力。工具钢冷、热加工的工艺性能良好，适合整体结构或组合结构，生产过程简单、成品率高、成本低。虽然目前由于表面硬度及耐磨性与其它材料相比较低，使用时工作寿命较短，因而应用较少，但如果能增大其表面硬度及耐磨性，满足使用性能要求，应该是最有前途的眼镜板材料。工具钢种类很多，研究中选择了基本钢的一种——lm1钢（65w8cr4vti钢），其化学成分内表1。这种钢属于中碳钢，机加工性能好，合金元素的质量分数超过10%，属于高合金钢，具有高强度、高淬透性及耐磨性的特点。同时这种钢热胀系数小、导热性好、锻造性好，没有聚集网状分布的共晶碳化物，所以不会由于碳化物分布不均匀而造成热处理变形、开裂等缺陷。与cr12mov钢相比，由于降低了cr的含量，增加了w、v、 ti的含量，细化了晶粒，碳化物分布均匀，硬度更高，抗压强度约高30%，抗弯强度高1倍，冲击韧度高2倍。cr元素的存在又使这种钢有很好的抗蚀性，可有效防止工作介质对眼镜板的腐蚀。
3.2 结构形式
一般说来组合式结构（如图1a所示）的优点一是可避免应力集中，提高工作寿命；二是减少贵金属的消耗，降低材料成本。但其生产周期较长、工艺复杂，同时在焊接过程中容易产生焊接缺陷而严重影响眼镜板的使用寿命。整体式结构（如图1b所示）精度高、工艺简单、加工周期短、费用低，同时还可避免焊接缺陷带来的影响。通过以上分析，考虑到眼镜板工作中不存在明显的应力集中的情况，所以采用了整体式结构。
3.3 硬化处理工艺
眼镜板加工工艺流程为：下料→锻造→球化→退火→粗加工→真空热处理→精加工→表面强化处理。为提高其表面硬度及耐磨性，采取了真空热处理及表面强化处理作为硬化处理工艺。
（1）真空热处理。
在zc-65双室真空淬火炉中进行，热处理工艺如图2所示。工件进入真空炉后，在真空压力达到102/1 torr时开始加热。为防止合金元素挥发，适当充入高纯度氮气，真空压力保持在10/1 torr左右。保温结束后，工件进入通有氮气、真空压力为550-580torr，并用风扇使气体循环的冷却室进行气淬（氮气纯度为99.995%- 99.998%）。淬火温度为1160℃，回火温度为550℃，这是由于基体钢硬度硬度靠基体中过饱和元素在回火中弥散析出（二次硬化）来提高，所以必须高淬高回。
经真空热处理后的工件晶粒度为7-8级，表面光洁、硬度均匀、变形小，机械性能如表2所示。
（2）表面强化处理。
表面强化处理的方式很多，选择了氮离子注入工艺。离子注入可提高金属材料表面的硬度、耐磨性、耐疲劳性和耐腐蚀性能，其注入系统为：离子源→加速管→磁分析器→靶室。将高纯度氮气引入注入机的离子源中，电离为氮离子，再经高压电场加速形成高速离子束流，对装在靶室中的工件进行轰击，注入到工件表面，使氮离子与其它元素的原子形成强固结合，或将其表面位错钉扎在一起，形成所谓“位错网络”，从而引起材料表面的硬化作用。同时，离子质量较大，注入时的轰击作用与喷丸相似，也可使表面产生硬化作用。离子注入工艺参数能量为e=100kev，注入剂量d=5×1017n+/cm2。由于离子注入是在较高的真空度和低温下进行的，因此工件在离子注入后表面仍十分光洁，且无变形。离子注入的另一个优点是在磨损过程中，注入元素的原子不断向磨损深度方向迁移，即在眼镜板工作过程中，因摩擦热而升高温度以及由于接触摩擦应力的作用，可导致注入的氮原子向内扩散迁移，在晶粒边界上重又形成强固的原子间结合，相当于耐磨层随着磨损过程不断下移，从而可提高其耐磨性。对于眼镜板而言，一般表面强化的方法在使用过程中如果表面硬化层脱落，工件的磨损就会加剧，混凝土泵的泵送量会逐渐降低，而采用离子注入的方法，可有效地解决这个问题，提高眼镜板寿命。
4、结论
在采取以上措施对眼镜板制作工艺进行改进后，进行了比较经验，数据如图3所示，由试验数据可以看出，选用新材料、新工艺制作眼镜板，使用寿命可大幅提高。
一般说来组合式结构（如图1a所示）的优点一是可避免应力集中，提高工作寿命；二是减少贵金属的消耗，降低材料成本。但其生产周期较长、工艺复杂，同时在焊接过程中容易产生焊接缺陷而严重影响眼镜板的使用寿命。整体式结构（如图1b所示）精度高、工艺简单、加工周期短、费用低，同时还可避免焊接缺陷带来的影响。通过以上分析，考虑到眼镜板工作中不存在明显的应力集中的情况，所以采用了整体式结构。
3.3 硬化处理工艺
眼镜板加工工艺流程为：下料→锻造→球化→退火→粗加工→真空热处理→精加工→表面强化处理。为提高其表面硬度及耐磨性，采取了真空热处理及表面强化处理作为硬化处理工艺。
（1）真空热处理。
在zc-65双室真空淬火炉中进行，热处理工艺如图2所示。工件进入真空炉后，在真空压力达到102/1 torr时开始加热。为防止合金元素挥发，适当充入高纯度氮气，真空压力保持在10/1 torr左右。保温结束后，工件进入通有氮气、真空压力为550-580torr，并用风扇使气体循环的冷却室进行气淬（氮气纯度为99.995%- 99.998%）。淬火温度为1160℃，回火温度为550℃，这是由于基体钢硬度硬度靠基体中过饱和元素在回火中弥散析出（二次硬化）来提高，所以必须高淬高回。
经真空热处理后的工件晶粒度为7-8级，表面光洁、硬度均匀、变形小，机械性能如表2所示。
（2）表面强化处理。
表面强化处理的方式很多，选择了氮离子注入工艺。离子注入可提高金属材料表面的硬度、耐磨性、耐疲劳性和耐腐蚀性能，其注入系统为：离子源→加速管→磁分析器→靶室。将高纯度氮气引入注入机的离子源中，电离为氮离子，再经高压电场加速形成高速离子束流，对装在靶室中的工件进行轰击，注入到工件表面，使氮离子与其它元素的原子形成强固结合，或将其表面位错钉扎在一起，形成所谓“位错网络”，从而引起材料表面的硬化作用。同时，离子质量较大，注入时的轰击作用与喷丸相似，也可使表面产生硬化作用。离子注入工艺参数能量为e=100kev，注入剂量d=5×1017n+/cm2。由于离子注入是在较高的真空度和低温下进行的，因此工件在离子注入后表面仍十分光洁，且无变形。离子注入的另一个优点是在磨损过程中，注入元素的原子不断向磨损深度方向迁移，即在眼镜板工作过程中，因摩擦热而升高温度以及由于接触摩擦应力的作用，可导致注入的氮原子向内扩散迁移，在晶粒边界上重又形成强固的原子间结合，相当于耐磨层随着磨损过程不断下移，从而可提高其耐磨性。对于眼镜板而言，一般表面强化的方法在使用过程中如果表面硬化层脱落，工件的磨损就会加剧，混凝土泵的泵送量会逐渐降低，而采用离子注入的方法，可有效地解决这个问题，提高眼镜板寿命。
4、结论
在采取以上措施对眼镜板制作工艺进行改进后，进行了比较经验，数据如图3所示，由试验数据可以看出，选用新材料、新工艺制作眼镜板，使用寿命可大幅提高。