專利名稱：一種耐磨硬鉻鍍層活塞環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種內(nèi)燃機(jī)活塞環(huán)，特別涉及一種耐磨硬鉻鍍層活塞環(huán)。
技術(shù)背景目前我國(guó)鐵路機(jī)車內(nèi)燃機(jī)活塞環(huán)耐磨功能鍍層只有普通電鍍硬鉻層，是 在含三氧化鉻與硫酸組成的溶液中連續(xù)電鍍制取的，為單層結(jié)構(gòu)，其硬鉻鍍層厚度一般為0.10~0.35mm，成分為吸附有少量H、 O的鉻，由于H的存在 使鍍層產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使硬鉻鍍層出現(xiàn)寬度不足0.2iim的網(wǎng)狀微裂紋。硬鉻鍍 層硬度為800~1100HV0.1，具有良好的耐磨性能。然而活塞環(huán)工作時(shí)經(jīng)常會(huì) 因局部受力過(guò)大、局部磨損加快而產(chǎn)生偏磨現(xiàn)象。此外，當(dāng)熱負(fù)荷和/或機(jī)械 負(fù)荷超過(guò)其承受極限時(shí)，原普通硬鉻鍍層潤(rùn)滑性能會(huì)變差，在這種情況下易 產(chǎn)生粘著磨損，甚至拉缸。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種耐磨硬鉻鍍層活塞環(huán)，以改進(jìn)活塞環(huán)的 偏磨現(xiàn)象，改善活塞環(huán)硬鉻鍍層摩擦磨損性能，降低鍍層內(nèi)應(yīng)力，提高活塞 環(huán)抗疲勞斷裂性能，從而提高活塞環(huán)的使用壽命。按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，耐磨硬鉻鍍層活塞環(huán)包括帶有開口的 環(huán)形基體，其特征是在環(huán)形基體的外圓面有至少兩層硬鉻鍍層，所述硬鉻 鍍層上分布有可用于儲(chǔ)油潤(rùn)滑的網(wǎng)狀裂紋。所述硬鉻鍍層上的網(wǎng)狀裂紋的寬度為0.2 10微米，裂紋密度為40~150 條/毫米。優(yōu)選硬鉻鍍層上的網(wǎng)狀裂紋的寬度為0.5~5微米，裂紋密度為50~80條/ 毫米?；钊h(huán)工作時(shí)經(jīng)常會(huì)因局部受力過(guò)大，局部磨損加快而產(chǎn)生偏磨現(xiàn)象。 原普通硬鉻鍍層因過(guò)度磨損致使強(qiáng)度不夠，影響活塞環(huán)性能，甚至使活塞環(huán) 產(chǎn)生斷裂；本實(shí)用新型的層狀儲(chǔ)油硬鉻鍍層活塞環(huán)在發(fā)生偏磨時(shí)，由于在偏磨部位 具有多層儲(chǔ)油裂紋，增加了潤(rùn)滑能力，從而能減緩磨損，防止了活塞環(huán)過(guò)度 磨損的發(fā)生，確?；钊h(huán)的使用性能。
在活塞環(huán)/缸套摩擦系統(tǒng)中，當(dāng)活塞環(huán)所承受的熱負(fù)荷/機(jī)械負(fù)荷過(guò)大時(shí)， 缸套壁上的潤(rùn)滑油油膜接近消失，摩擦狀態(tài)為半干摩擦甚至干摩擦，原普通 硬鉻鍍層易發(fā)生粘著磨損，甚至拉缸，而本實(shí)用新型的活塞環(huán)鍍層網(wǎng)狀裂紋 中的儲(chǔ)存的潤(rùn)滑油此時(shí)會(huì)不斷地補(bǔ)充到缸套壁，進(jìn)行摩擦面油膜修補(bǔ)，從而 避免環(huán)與缸套的粘著磨損甚至拉缸。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是由于具有層狀結(jié)構(gòu)的多層硬鉻鍍層；且每層分布 有可用于儲(chǔ)油潤(rùn)滑的網(wǎng)狀裂紋；在活塞環(huán)/缸套摩擦系統(tǒng)中，當(dāng)活塞環(huán)磨損到 下一層的時(shí)候，顯露出儲(chǔ)存潤(rùn)滑油的網(wǎng)狀裂紋，從而減緩活塞環(huán)工作面的磨 損，提高了活塞環(huán)的使用性能，延長(zhǎng)了活塞環(huán)的使用壽命?；钊h(huán)普通硬鉻電鍍時(shí)由于有氫滲入電鍍層產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，工作中 可能產(chǎn)生應(yīng)力開裂，其裂紋成為疲勞源而引致疲勞斷裂；本實(shí)用新型提供的活塞環(huán)硬鉻鍍層由多層組成，每層均有去應(yīng)力工序， 因而其鍍層內(nèi)應(yīng)力相對(duì)普通硬鉻鍍層活塞環(huán)要小，從而提高了活塞環(huán)的疲勞 強(qiáng)度，增強(qiáng)了活塞環(huán)抗疲勞斷裂性能。

圖1為本實(shí)用新型活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖，其外圓面為新型耐磨硬鉻鍍層。 圖2為圖1的A-A斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖所示耐磨硬鉻鍍層活塞環(huán)包括帶有開口的環(huán)形基體1，在環(huán)形基 體1的外圓面(與缸體滑動(dòng)接觸的面)有至少兩層硬鉻鍍層2，所述硬鉻鍍 層上分布有可用于儲(chǔ)油潤(rùn)滑的網(wǎng)狀裂紋。生產(chǎn)時(shí)首先在活塞環(huán)基體1上電鍍一層硬鉻，然后通過(guò)腐蝕的物化手 段擴(kuò)展硬鉻鍍層上的微裂紋至所要求寬度0.2 10微米，該裂紋成網(wǎng)狀分布， 密度為40 150條/毫米，同時(shí)使鍍層中所含有的H部分釋放，鍍層內(nèi)應(yīng)力減 少，得到單層裂紋儲(chǔ)油鍍層，單層鍍層厚度不低于0.015mm，以同樣方法進(jìn) 行第二層單層裂紋儲(chǔ)油鍍層生產(chǎn)，以此類推，直至鍍層達(dá)到所需厚度(圖3)。本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn)(1) 降低了鍍層的內(nèi)應(yīng)力，提高了活塞環(huán)疲勞強(qiáng)度 在擴(kuò)展硬鉻鍍層上的微裂紋時(shí)，使每層鍍層所含有的氫部分釋放，減少了每層硬鉻鍍層的內(nèi)應(yīng)力，從而提高了活塞環(huán)的疲勞強(qiáng)度，提升其抗疲勞斷 裂性能。(2) 改進(jìn)活塞環(huán)的偏磨現(xiàn)象
活塞環(huán)工作時(shí)局部受力過(guò)大、局部磨損加快而產(chǎn)生偏磨時(shí)，原普通硬鉻 鍍層因過(guò)度磨損致使強(qiáng)度不夠，影響活塞環(huán)性能，甚至產(chǎn)生斷裂，而本實(shí)用 新型的層狀儲(chǔ)油硬鉻鍍層活塞環(huán)在偏磨部位出現(xiàn)多層儲(chǔ)油裂紋，減緩了磨損， 從而防止了活塞環(huán)過(guò)度磨損的發(fā)生，確保活塞環(huán)的使用性能。(3)改善了活塞環(huán)硬鉻鍍層摩擦磨損性能，避免粘著磨損甚至拉缸在活塞環(huán)/缸套摩擦系統(tǒng)中，當(dāng)活塞環(huán)所承受的熱負(fù)荷/機(jī)械負(fù)荷過(guò)大時(shí)，缸套壁上的潤(rùn)滑油油膜接近消失，摩擦狀態(tài)為半干摩擦甚至干摩擦。原普通硬鉻鍍層易發(fā)生粘著磨損，甚至拉缸，而本實(shí)用新型的活塞環(huán)鍍層網(wǎng)狀裂紋中的儲(chǔ)存的潤(rùn)滑油此時(shí)會(huì)補(bǔ)充到缸套壁，進(jìn)行摩擦面油膜修補(bǔ)，從而可以避 免環(huán)與缸套的粘著磨損甚至拉缸。
權(quán)利要求1、一種耐磨硬鉻鍍層活塞環(huán)，包括帶有開口的環(huán)形基體，其特征是在環(huán)形基體的表面有至少兩層硬鉻鍍層，所述硬鉻鍍層上分布有可用于儲(chǔ)油潤(rùn)滑的網(wǎng)狀裂紋。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的耐磨硬鉻鍍層活塞環(huán)，其特征是硬鉻鍍層上的網(wǎng)狀裂紋的寬度為0.2~10微米，裂紋密度為40~150條/毫米。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐磨硬鉻鍍層活塞環(huán)，其特征是硬鉻鍍層上的網(wǎng)狀裂紋的寬度為0.5-5微米，裂紋密度為50 80條/毫米。
專利摘要本實(shí)用新型屬于一種內(nèi)燃機(jī)活塞環(huán)，特別涉及一種耐磨硬鉻鍍層活塞環(huán)。按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，耐磨硬鉻鍍層活塞環(huán)包括帶有開口的環(huán)形基體，其特征是在環(huán)形基體的外圓面有至少兩層硬鉻鍍層，所述硬鉻鍍層上分布有可用于儲(chǔ)油潤(rùn)滑的網(wǎng)狀裂紋。本實(shí)用新型可以改進(jìn)活塞環(huán)的偏磨現(xiàn)象，改善活塞環(huán)硬鉻鍍層摩擦磨損性能，降低鍍層內(nèi)應(yīng)力，提高活塞環(huán)抗疲勞斷裂性能，從而提高活塞環(huán)的使用壽命。
文檔編號(hào)F02F5/00GK201031737SQ20072003917
公開日2008年3月5日 申請(qǐng)日期2007年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月31日
發(fā)明者張新國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)南車集團(tuán)戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所