一種發(fā)動機氣缸活塞用鋅基合金材料及加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)動機氣缸活塞用鋅基合金材料及加工方法，該發(fā)明屬于精加工【技術領域】，使機械零件傳動表面形成有按一定規(guī)律和一定圖形組成的凸塊斑點以改善零件的潤滑條件和性能，從而增加零件的承載能力和使用壽命。采用的磁場電解加工，在陽電極與陰電極之間安裝了具有微孔以便在電極反應過程中有選擇地使浴解在電解液中的特定離子從一個電極滲透向另一個電極的隔膜。尤其是對強度硬度高、韌性大、形狀復雜零件的高精度和難加工問題，實現(xiàn)了從一般加工到精密加工的突破，使加工精度大大提高。
【專利說明】一種發(fā)動機氣缸活塞用鋅基合金材料及加工方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于精加工【技術領域】，涉及鋅基合金，及其發(fā)動機氣缸活塞。尤其是一種用Zn-Al-Cu-Mg-Si鋅基合金為材料的發(fā)動機氣缸活塞加工方法。

【背景技術】
[0002]通常如齒輪、軸承、活塞、連桿等表面通常是采用車，銑、、磨、滾、插、拋光等方法加工制造的。為了提高零件的承載能力和使用壽命住往對這些零件表面的尺寸精度，表面光潔度提出很高的要求，這些宏觀上的要求因為沒有改善零件表面的潤滑條件，從而使得零件不是早期磨損就是破裂，不能滿足現(xiàn)代技術中對機械零件高承載和長壽命的要求；電解加工也稱作電化學加工，是基于金屬電化學陽極溶解的一種非接觸式成型方法，效率高、表面質(zhì)量好、陰極不消耗，特別適合加工強度硬度高、韌性大、形狀復雜的零件，在現(xiàn)代制造業(yè)特別是國防工業(yè)中占有重要地位，但是在以往的電解加工中陰陽電極之間沒有隔膜，使電解殘渣沿著電解液的流動路線沉淀在陽極表面，使得產(chǎn)品容易產(chǎn)生缺陷，當電極被殘渣逐漸覆蓋會使電流急劇下降，降低電解拋光速度，因此必須清楚殘渣，所以必須停止電解，影響工作，而且殘渣影響溶液濃度，必須不斷加入溶液，同時陽電極的副產(chǎn)品沉積在陰電極上，在陰電極上形成一個電鍍層，影響電解加工壽命。目前復雜型面電解加工的尺寸精度和形狀精度只能達到0.15-0.35mm，復雜型面電解加工后由于流紋存在，表面粗糙度很差，解決電解加工精度和進一步改善表面粗糙度的問題是推動該項技術進一步發(fā)展的關鍵。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術的不足,本發(fā)明為了解決上述問題，設計了是一種用Zn-Al-Cu-Mg-Si鋅基合金為材料的發(fā)動機氣缸活塞加工方法。
[0004]本發(fā)明設計了是一種發(fā)動機氣缸活塞加工方法，所用材料Zn-Al~Cu_Mg~Si鋅基合金，其百分含量為:A19.5%-10.4%, Cu7.2%-8.7%, Mg0.05%~0.09%, S1.05%~0.07%,Fe〈0.02，Pb<0.003，Cr<0.0025，其余為鋅，優(yōu)選:Α19.8%-10.1%, Cu7.8%-8.1%, Mg0.06%-0.08%,S1.055%-0.06%，F(xiàn)e〈0.02，Pb<0.003，Cr<0.0025，采用加工工藝的關鍵步驟如下:1、(I)采用粉末模鍛復合鍛造法鍛造發(fā)動機氣缸活塞，保護氣體為氮氣，鍛造溫度為820-880°C，壓力為720-840kN，
(2)進行退火處理，將氣缸活塞放入高溫頻爐中加熱到830-860°C，保溫3.5-4.5h，使零件完全奧氏體化和均勻化，采用風冷，⑶對氣缸活塞進行機加工工，車端面，車外圓，銑邊緣。
[0005]發(fā)動機氣缸活塞經(jīng)過機加工后進行精加工，(I)對加工后的氣缸活塞表面上用電子掃描等方法，使零件表面形成有按一定規(guī)律和圖形排列組成的凸塊斑點，凸塊斑點的面積不少于該加工零件表面的45%-55%，(2)經(jīng)電子掃描后的氣缸活塞進行復合磁場電解精加工，電極進給速度0.5-0.9mm/min，加工電壓為25-28V，電解液為質(zhì)量濃度為12-14%的NaOH水溶液，電解液的溫度為22-27°C，電解液的液壓為4.8-8.5Mpa，電解液的電流為600-800A,陽極接氣缸活塞，陰極是工具電極，兩級之間間隙為0.1-0.8mm,隨著工件表面金素材料的不斷溶解，工件表面逐漸被加工成接近于工具電極的型面，直到將工具電極型面復印到氣缸活塞上獲得所需型面。將磁鐵布置在陰陽級之間，使得電解加工流場得到改善，提聞了電解加工的精度。
[0006]精加工后進行淬火和回火處理，將其加熱到850_870°C后保溫l_2h在油水中快速冷卻，立即進行低溫回火，回火溫度為160-240°C。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點在于機械零件表面的微精加工，屬于機械加工中精加工，目的在于使機械零件傳動表面形成有按一定規(guī)律和一定圖形組成的凸塊斑點以改善零件的潤滑條件和性能，從而增加零件的承載能力和使用壽命。采用的磁場電解加工，在陽電極與陰電極之間安裝了具有微孔以便在電極反應過程中有選擇地使浴解在電解液中的特定離子從一個電極滲透向另一個電極的隔膜。從而防止了金屬殘渣到陰極形成電鍍層，以及防止了溶液濃度的改變，避免了電鍍的停工發(fā)生同時在陰陽級之間布置磁鐵，使得電解加工的流場得到改善，有效提高了電解加工的精度。尤其是對強度硬度高、韌性大、形狀復雜零件的高精度和難加工問題，實現(xiàn)了從一般加工到精密加工的突破，使加工精度大大提高。

【具體實施方式】
[0008]實施例一
[0009]一種發(fā)動機氣缸活塞加工方法，所用材料Zn-Al-Cu-Mg-Si鋅基合金，其百分含量為:A19.5%, Cu7.2%, Mg0.05%, S1.05%, Fe〈0.02，Pb〈0.003，Cr<0.0025，其余為鋅，采用加工工藝的關鍵步驟如下:(1)采用粉末模鍛復合鍛造法鍛造發(fā)動機氣缸活塞，保護氣體為氮氣，鍛造溫度為820°C，壓力為720kN，(2)進行退火處理，將氣缸活塞放入高溫頻爐中加熱到830°C，保溫4.5h，使零件完全奧氏體化和均勻化，采用風冷，(3)對氣缸活塞進行機加工工，車端面，車外圓，銑邊緣。(4)對加工后的氣缸活塞表面上用電子掃貓，使零件表面形成有按一定規(guī)律和圖形排列組成的凸塊斑點，凸塊斑點的面積不少于該加工零件表面的45%%, (5)經(jīng)電子掃描后的氣缸活塞進行復合磁場電解精加工，電極進給速度0.5mm/min,加工電壓為25V，電解液為質(zhì)量濃度為12%的NaOH水溶液，電解液的溫度為22°C，電解液的液壓為4.8Mpa，電解液的電流為600A，陽極接氣缸活塞，陰極是工具電極，兩級之間間隙為0.1_，隨著工件表面金素材料的不斷溶解，工件表面逐漸被加工成接近于工具電極的型面，直到將工具電極型面復印到氣缸活塞上獲得所需型面。將磁鐵布置在陰陽級之間，使得電解加工流場得到改善，提高了電解加工的精度，(6)進行淬火和回火處理，其特征在于將其加熱到850°C后保溫Ih在油水中快速冷卻，立即進行低溫回火，回火溫度為160°C。
[0010]實施例二
[0011]一種發(fā)動機氣缸活塞加工方法，所用材料Zn-Al-Cu-Mg-Si鋅基合金，其百分含量為:A110.4%, Cu7.2%, Mg0.05%, S1.05%, Fe0.01, Pb<0.003, Cr<0.0025,其余為鋅，采用加工工藝的關鍵步驟如下:(1)采用粉末模鍛復合鍛造法鍛造發(fā)動機氣缸活塞，保護氣體為氮氣，鍛造溫度為820°C，壓力為720kN，(2)進行退火處理，將氣缸活塞放入高溫頻爐中加熱到830°C，保溫4.5h，使零件完全奧氏體化和均勻化，采用風冷，(3)對氣缸活塞進行機加工工，車端面，車外圓，銑邊緣。(4)對加工后的氣缸活塞表面上用電子掃貓，使零件表面形成有按一定規(guī)律和圖形排列組成的凸塊斑點，凸塊斑點的面積不少于該加工零件表面的45%%, (5)經(jīng)電子掃描后的氣缸活塞進行復合磁場電解精加工，電極進給速度0.5mm/min,加工電壓為25V，電解液為質(zhì)量濃度為12%的NaOH水溶液，電解液的溫度為22°C，電解液的液壓為4.8Mpa，電解液的電流為600A，陽極接氣缸活塞，陰極是工具電極，兩級之間間隙為0.1_，隨著工件表面金素材料的不斷溶解，工件表面逐漸被加工成接近于工具電極的型面，直到將工具電極型面復印到氣缸活塞上獲得所需型面。將磁鐵布置在陰陽級之間，使得電解加工流場得到改善，提高了電解加工的精度，(6)進行淬火和回火處理，其特征在于將其加熱到850°C后保溫Ih在油水中快速冷卻，立即進行低溫回火，回火溫度為160°C。
[0012]實施例三
[0013]一種發(fā)動機氣缸活塞加工方法，所用材料Zn-Al-Cu-Mg-Si鋅基合金，其百分含量為:A19.5%, Cu8.7%, Mg0.05%, S1.05%, Fe〈0.02，Pb〈0.003，Cr<0.0025，其余為鋅，采用加工工藝的關鍵步驟如下:(1)采用粉末模鍛復合鍛造法鍛造發(fā)動機氣缸活塞，保護氣體為氮氣，鍛造溫度為820°C，壓力為720kN，(2)進行退火處理，將氣缸活塞放入高溫頻爐中加熱到830°C，保溫4.5h，使零件完全奧氏體化和均勻化，采用風冷，(3)對氣缸活塞進行機加工工，車端面，車外圓，銑邊緣。(4)對加工后的氣缸活塞表面上用電子掃貓，使零件表面形成有按一定規(guī)律和圖形排列組成的凸塊斑點，凸塊斑點的面積不少于該加工零件表面的45%%, (5)經(jīng)電子掃描后的氣缸活塞進行復合磁場電解精加工，電極進給速度0.5mm/min,加工電壓為25V，電解液為質(zhì)量濃度為12%的NaOH水溶液，電解液的溫度為22°C，電解液的液壓為4.8Mpa，電解液的電流為600A，陽極接氣缸活塞，陰極是工具電極，兩級之間間隙為0.1_，隨著工件表面金素材料的不斷溶解，工件表面逐漸被加工成接近于工具電極的型面，直到將工具電極型面復印到氣缸活塞上獲得所需型面。將磁鐵布置在陰陽級之間，使得電解加工流場得到改善，提高了電解加工的精度，(6)進行淬火和回火處理，其特征在于將其加熱到850°C后保溫Ih在油水中快速冷卻，立即進行低溫回火，回火溫度為160°C。
[0014] 申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細工藝設備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬【技術領域】的技術人員應該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種發(fā)動機氣缸活塞用鋅基合金，其特征在于包括了下列元素的百分比含量:Α19.5%-10.4%, Cu7.2%-8.7%, Mg0.05%-0.09%, S1.05%-0.07%,Fe〈0.02，Pb〈0.003，Cr<0.0025，其余為鋅。
2.根據(jù)權利要求書I所述的發(fā)動機氣缸活塞用鋅基合金，其特征在于:A19.8%-10.1%，Cu7.8%-8.1%, Mg0.06%-0.08%, S1.055%-0.06%, Fe<0.02，Pb〈0.003，Cr<0.0025，其余為鋅。
3.米用權利要求1或者2所述的一種鋅基合金為材料的發(fā)動機氣缸活塞加工方法,其特征在于:(I)采用粉末模鍛復合鍛造法鍛造發(fā)動機氣缸活塞，保護氣體為氮氣，鍛造溫度為820-880°C，壓力為720-840kN，(2)進行退火處理，將氣缸活塞放入高溫頻爐中加熱到830-860°C，保溫3.5-4.5h，使零件完全奧氏體化和均勻化，采用風冷，(3)對氣缸活塞進行機加工工，車端面，車外圓，銑邊緣。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，發(fā)動機氣缸活塞經(jīng)過機加工后進行精加工，其特征在于:(I)對加工后的氣缸活塞表面上用電子掃描等方法，使零件表面形成有按一定規(guī)律和圖形排列組成的凸塊斑點，凸塊斑點的面積不少于該加工零件表面的45%-55%，(2)經(jīng)電子掃描后的氣缸活塞進行復合磁場電解精加工，電極進給速度0.5-0.9mm/min,加工電壓為25-28V，電解液為質(zhì)量濃度為12-14%的NaOH水溶液，電解液的溫度為22_27°C，電解液的液壓為4.8-8.5Mpa，電解液的電流為600-800A，陽極接氣缸活塞，陰極是工具電極，兩級之間間隙為0.1-0.8mm,隨著工件表面金素材料的不斷溶解，工件表面逐漸被加工成接近于工具電極的型面，直到將工具電極型面復印到氣缸活塞上獲得所需型面。將磁鐵布置在陰陽級之間，使得電解加工流場得到改善，提高了電解加工的精度。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，發(fā)動機氣缸活塞經(jīng)過精加工后進行淬火和回火處理，其特征在于將其加熱到850-870°C后保溫l_2h在油水中快速冷卻，立即進行低溫回火，回火溫度為160-240°C。
【文檔編號】C22C18/04GK104278174SQ201310294635
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月12日 優(yōu)先權日:2013年7月12日
【發(fā)明者】李飛 申請人:無錫成博科技發(fā)展有限公司