專利名稱：一種活塞鑲?cè)Ρ砻嫣幚矸椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)配件表面處理工藝。
背景技術(shù)：
活塞作為內(nèi)燃機(jī)的心臟部分，其質(zhì)量好壞直接影響著內(nèi)燃機(jī)的熱效率、機(jī)械效率、能源消耗和運行可靠性。近年來，活塞的工作強(qiáng)度將進(jìn)一步增大，工作環(huán)境也將隨之惡化，對制造活塞的材料的要求也更加苛刻，它必須具備質(zhì)輕、熱膨脹系數(shù)小、吸熱性差、導(dǎo)熱性好、高溫狀態(tài)下強(qiáng)度高且耐磨等特點。當(dāng)前的普遍做法是在活塞中鑲嵌耐磨鑲?cè)?，即活塞本體由質(zhì)輕、導(dǎo)熱性好的共晶鋁硅合金制造；活塞環(huán)槽則鑲嵌強(qiáng)度高、吸熱性差、耐磨性好的鎳基奧氏體鑄鐵鑲?cè)?。這種鑲嵌活塞，其環(huán)槽具有耐高溫、耐磨損的特點，而重量則像鋁合金一樣輕?；钊h(huán)槽表面是決定活塞性能的主要因素，鑄鋁活塞由于鋁的耐磨性較差，通過在鋁活塞環(huán)槽區(qū)采用鑲嵌高鎳奧氏體鑄鐵耐磨圈，將大大提高其整體耐磨性。耐磨鑲?cè)钊髪W氏體鑄鐵耐磨鑲?cè)εc活塞鋁基體之間達(dá)到冶金結(jié)合，在耐磨鑲?cè)﹁傝T過程中伴隨液固兩種金屬材料的擴(kuò)散反應(yīng)，在耐磨環(huán)上形成一定厚度的合金擴(kuò)散層，使耐磨鑲?cè)εc基體之間的結(jié)合區(qū)具有良好的導(dǎo)熱性和足夠的粘結(jié)強(qiáng)度。由于嵌入的鑄鐵鑲?cè)εc鋁合金本體是兩種完全不同的材料，各項性能相差懸殊，加上活塞在鑄造過程中鑲?cè)Ρ韺右妆谎趸?、滲鋁不透徹等因素影響，造成鐵鋁粘結(jié)層非常脆弱、存在應(yīng)力以及不具備延展等缺陷，這些缺陷在活塞使用過程中將導(dǎo)致鑲環(huán)松動或開裂，造成活塞環(huán)密封不良，使油耗增加，發(fā)動機(jī)效率降低，甚至由于導(dǎo)熱性差，造成局部過熱，燒壞活塞。如何將鑄鐵鑲?cè)﹁偳兜戒X合金活塞本體中，讓鐵、鋁接合面牢固地粘合，且能夠在惡劣的環(huán)境下工作不至于脫層而失效，是鑲?cè)钊圃斓囊粋€技術(shù)難題，因此，如何提高鋁鐵層粘結(jié)質(zhì)量成為活塞制造行業(yè)關(guān)注的重點。耐磨鑲?cè)钊側(cè)Φ谋砻尜|(zhì)量直接影響著鋁鐵結(jié)合區(qū)的性能，鑲?cè)Ρ砻嫒魏我稽c銹蝕以及油污都會造成滲鋁質(zhì)量的不合格進(jìn)而降低鋁鐵結(jié)合區(qū)的粘結(jié)質(zhì)量。針對這一現(xiàn)狀，目前大多數(shù)廠家為了改變鑲?cè)Ρ砻尜|(zhì)量，普遍的做法都是對鑲?cè)Ρ砻孢M(jìn)行拋丸處理。拋丸處理除銹效果很好，但這種方式易將鑲?cè)Ρ砻娴氖蝻w出來，細(xì)小的石墨易粘接在鑲?cè)Ρ砻妫纬伤^的非濕式污染，很難除掉，而石墨嚴(yán)重影響耐磨圈的滲鋁及與鋁基體的粘結(jié)。同時這種方式在鑲?cè)Ρ砻嬖斐砂伎?，有利于耐磨圈和鋁基體的機(jī)械嚙合，這種機(jī)械咬合較之分子結(jié)合雖能保證耐磨圈在活塞上不發(fā)生松動，但由于不是分子結(jié)合，鋁鐵之間必然存在微小的間隙，這個間隙嚴(yán)重阻礙了熱流的通過，其結(jié)果可能導(dǎo)致活塞頭部過熱，甚至過
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發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種使鑲?cè)Ρ砻媲鍧?、形狀更?yōu)的表面處理方法。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是，提供一種活塞鑲?cè)Ρ砻嫣幚矸椒ǎ褂脟娚皺C(jī)將砂料高速、均勻地噴射到鑲?cè)Ρ砻?，將鑲?cè)Ρ砻婕皟?nèi)側(cè)深槽中的污物完全去除，至鑲?cè)Ρ砻娉誓ド盃?，粗糙度均勻；所述噴砂機(jī)的工作壓力為2 10MPa，噴砂時間為2 6min，砂料粒度為30 320目。優(yōu)選地，所述噴砂機(jī)為干式噴砂機(jī)。更優(yōu)選地，所述干式噴砂機(jī)為手動噴砂機(jī)、自動噴砂機(jī)、轉(zhuǎn)盤式噴砂機(jī)、吸入式干噴砂機(jī)或壓入式干噴砂機(jī)。優(yōu)選地，所述砂料為銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂或海砂。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明對活塞鑲?cè)Σ捎脟娚疤幚恚环矫婵梢匀コ側(cè)Ρ砻娴匿P蝕，同時噴砂處理比拋丸處理圈表面紋理細(xì)致，有利于冶金結(jié)合，改善鋁鐵結(jié)合區(qū)的粘結(jié)質(zhì)量，且對超聲波探傷也無影響，處理費用更低。由于砂料對鑄鐵鑲?cè)Ρ砻娴臎_擊和切削作用，使鑲?cè)Φ谋砻娅@得一定的清潔度和不同的粗糙度，從而在后續(xù)的滲鋁工藝中形成優(yōu)良的鋁鐵結(jié)合層。由于其力度相比于傳統(tǒng)的拋丸處理較小，砂粒相對細(xì)小，形成的凹坑很小且均勻，噴砂后的耐磨鑲?cè)Ρ砻婕?xì)膩得多，沒有明顯的凹坑和石墨片。合適的噴砂時間可使鑄鐵鍵圈表面的粗糖度增加，提聞鑄鐵鑲?cè)εc鋁基體的結(jié)合面積，分散界面拉伸應(yīng)力，阻礙連續(xù)面狀反應(yīng)層的形成，增強(qiáng)了界面結(jié)合性能。本發(fā)明采用噴砂處理鑲?cè)﹁T鐵鑲?cè)?，制備的活塞鋁鐵結(jié)合區(qū)粘結(jié)強(qiáng)度成倍增加，而且結(jié)合區(qū)組織厚度均勻。同傳統(tǒng)的拋丸表面處理相比，可以大幅提高鑲?cè)︿X活塞的粘結(jié)質(zhì)量，且鑄鐵鑲?cè)Φ膰娚斑^程可以成批進(jìn)行，僅幾分鐘就可以完成，會大大提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用前景廣闊。
具體實施例方式實施例1
鑲?cè)钊T鐵鑲?cè)Σ牧蠟閵W氏體鑄鐵，采用噴砂機(jī)對其進(jìn)行表面噴砂處理，也即是使用噴砂機(jī)將石英砂高速、均勻地噴射到鑲?cè)Ρ砻?。噴砂工作壓力?MPa，噴砂時間為4min，石英砂的目度為30目。通過高速噴砂將鑲?cè)Ρ砻婕皟?nèi)側(cè)深槽中的油污和銹斑完全去除，至鑲?cè)Ρ砻娉誓ド盃?，粗糙度均勻。噴砂處理后?jīng)過常規(guī)的鑲?cè)钊闹苽涔に嚌B鋁一腔模鑄造一熱處理一機(jī)加工，制得鑲?cè)︿X活塞。其鋁鐵結(jié)合區(qū)粘結(jié)強(qiáng)度高達(dá)19. 5MPa，比采用傳統(tǒng)的拋丸處理制備的活塞的粘結(jié)強(qiáng)度高10. 2MPa，且經(jīng)過超聲波檢測結(jié)合面結(jié)合良好，組織觀察結(jié)合層厚度均勻。實施例2
鑲?cè)钊T鐵鑲?cè)Σ牧蠟閵W氏體鑄鐵，采用噴砂機(jī)對其進(jìn)行表面噴砂處理，也即是使用噴砂機(jī)將金剛砂高速、均勻地噴射到鑲?cè)Ρ砻?。噴砂工作壓力?MPa，噴砂時間為2min，金剛砂的目度為300目。通過高速噴砂將鑲?cè)Ρ砻婕皟?nèi)側(cè)深槽中的油污和銹斑完全去除，至鑲?cè)Ρ砻娉誓ド盃睿植诙染鶆?。噴砂處理后?jīng)過常規(guī)的鑲?cè)钊闹苽涔に嚌B鋁一腔模鑄造一熱處理一機(jī)加工，制得鑲?cè)︿X活塞。其鋁鐵結(jié)合區(qū)粘結(jié)強(qiáng)度高達(dá)20. 3MPa，經(jīng)過超聲波檢測結(jié)合面結(jié)合良好，組織觀察結(jié)合層厚度均勻。實施例3
鑲?cè)钊T鐵鑲?cè)Σ牧蠟閵W氏體鑄鐵，采用噴砂機(jī)對其進(jìn)行表面噴砂處理，也即是使用噴砂機(jī)將銅礦砂高速、均勻地噴射到鑲?cè)Ρ砻?。噴砂工作壓力為lOMPa，噴砂時間為6min,銅礦砂的目度為150目。通過高速噴砂將鑲?cè)Ρ砻婕皟?nèi)側(cè)深槽中的油污和銹斑完全去除，至鑲?cè)Ρ砻娉誓ド盃?，粗糙度均勻。噴砂處理后?jīng)過常規(guī)的鑲?cè)钊闹苽涔に嚌B鋁一腔模鑄造一熱處理一機(jī)加工，制得鑲?cè)︿X活塞。其鋁鐵結(jié)合區(qū)粘結(jié)強(qiáng)度高達(dá)19. 5MPa，比采用傳統(tǒng)的拋丸處理制備的活塞的粘結(jié)強(qiáng)度高19. 7MPa，且經(jīng)過超聲波檢測結(jié)合面結(jié)合良好，組織觀察結(jié)合層厚度均勻。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實施方式不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)，例如使用鐵砂或海砂同樣能夠取得與上述實施例相同或相近的效果。對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種活塞鑲?cè)Ρ砻嫣幚矸椒ǎ涮卣髟谟?，使用噴砂機(jī)將砂料高速、均勻地噴射到鑲?cè)Ρ砻?，將鑲?cè)Ρ砻婕皟?nèi)側(cè)深槽中的污物完全去除，至鑲?cè)Ρ砻娉誓ド盃?，粗糙度均勻；所述噴砂機(jī)的工作壓力為2 lOMPa，噴砂時間為2 6min，砂料粒度為30 320目。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞鑲?cè)Ρ砻嫣幚矸椒ǎ涮卣髟谟?，所述噴砂機(jī)為干式噴砂機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞鑲?cè)Ρ砻嫣幚矸椒?，其特征在于，所述干式噴砂機(jī)為手動噴砂機(jī)、自動噴砂機(jī)、轉(zhuǎn)盤式噴砂機(jī)、吸入式干噴砂機(jī)或壓入式干噴砂機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞鑲?cè)Ρ砻嫣幚矸椒ǎ涮卣髟谟?，所述砂料為銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂或海砂。
全文摘要
本發(fā)明公開一種活塞鑲?cè)Ρ砻嫣幚矸椒ǎ褂脟娚皺C(jī)將砂料高速、均勻地噴射到鑲?cè)Ρ砻妫瑢㈣側(cè)Ρ砻婕皟?nèi)側(cè)深槽中的污物完全去除，至鑲?cè)Ρ砻娉誓ド盃?，粗糙度均勻；所述噴砂機(jī)的工作壓力為2~10MPa，噴砂時間為2~6min，砂料粒度為30~320目。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明對活塞鑲?cè)Σ捎脟娚疤幚恚环矫婵梢匀コ側(cè)Ρ砻娴匿P蝕，同時噴砂處理比拋丸處理圈表面紋理細(xì)致，有利于冶金結(jié)合，改善鋁鐵結(jié)合區(qū)的粘結(jié)質(zhì)量，且對超聲波探傷也無影響，處理費用更低。
文檔編號B24C1/10GK103042471SQ20121055941
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者楊慶年, 孫蘭, 賀躍輝, 彭明誠, 徐昌友, 文均, 李長案 申請人:成都銀河動力有限公司