本實(shí)用新型涉及一種刮片環(huán)，尤其涉及一種外圓鍍有復(fù)合涂層的刮片環(huán)。

背景技術(shù)：

刮油環(huán)的主要功能為調(diào)節(jié)潤滑油，工作時將氣缸壁上多余的潤滑油刮下，減小發(fā)動機(jī)摩擦損失以及發(fā)動機(jī)摩擦研究已成為未來發(fā)動機(jī)發(fā)展的主攻方向之一。為了滿足未來燃油耗目標(biāo)和排放限值，除了采用增壓技術(shù)、新燃燒技術(shù)以及可變換氣技術(shù)外，零部件低摩擦設(shè)計(jì)也成為降低燃油耗的有效手段。針對現(xiàn)有和未來產(chǎn)品的摩擦進(jìn)行深入優(yōu)化研究，開發(fā)低摩擦發(fā)動機(jī)已經(jīng)成為國內(nèi)外汽車企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)的迫切需求，發(fā)動機(jī)摩擦損失主要包括活塞連桿組摩擦損失、氣門機(jī)構(gòu)摩擦損失、凸輪軸驅(qū)動損失、曲軸(含油封)損失、機(jī)油泵損失、前端附件驅(qū)動損失等；其中活塞環(huán)組在減少摩擦損失方面潛力巨大(其摩擦損失占機(jī)械損失總量的24％)。

而常見的活塞環(huán)表面處理方式有鍍鉻和噴鉬，然而這些涂層都存在一定的局限性；如：鍍鉻層摩擦系數(shù)大，磨損功損失大，容易攻擊缸體，出現(xiàn)拉缸現(xiàn)象；噴鉬涂層硬度偏低，抗磨粒磨損性能差，不耐磨。市場普遍反映傳統(tǒng)表面處理的活塞環(huán)經(jīng)常出現(xiàn)外圓面及上下側(cè)面的異常磨損和拉缸等現(xiàn)象，已漸漸不能滿足現(xiàn)代發(fā)動機(jī)發(fā)展的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種具有高硬度和高彈性模量，低摩擦因數(shù)，耐磨損以及良好的真空摩擦學(xué)特性的外圓鍍有復(fù)合涂層的刮片環(huán)。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是：一種外圓鍍有復(fù)合涂層的刮片環(huán)，具有刮片環(huán)基體；所述刮片環(huán)上表面和/或下表面具有磷化層，所述刮片環(huán)外圓鍍有復(fù)合涂層，所述復(fù)合涂層包括位于外表面的類金剛石膜層及位于次表面層的過渡鉻層。

上述技術(shù)方案，所述類金剛石膜層的厚度為1～10μm，表面粗糙度 Ra0.1以下；所述過渡鉻層厚度為1～2μm。

上述技術(shù)方案，所述磷化層厚度為3～5μm。

上述技術(shù)方案，所述類金剛石膜層真空鍍膜成型。

上述技術(shù)方案，所述過渡鉻層PVD處理成型。

上述技術(shù)方案，所述刮片環(huán)內(nèi)圓與外圓均為弧面。

上述技術(shù)方案，所述刮片環(huán)厚度為0.3～0.5mm。

采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型具有以下積極的效果：

(1)本實(shí)用新型刮片環(huán)外圓設(shè)有的類金剛石膜層和過渡鉻層組成的復(fù)合涂層，表面類金剛石膜層硬度可達(dá)1600～2800HV，大幅度提高了刮片環(huán)的耐磨性能，過渡鉻層的設(shè)計(jì)可提高基體與涂層的結(jié)合強(qiáng)度，防止類金剛石膜層與基體硬度差別太大而出現(xiàn)刮片環(huán)安裝或運(yùn)行過程中出現(xiàn)斷裂，從而延長刮片環(huán)使用壽命；

(2)本實(shí)用新型類金剛石膜層厚度為1～10μm，過渡鉻層厚度為1～2 μm。復(fù)合涂層厚度過厚會降低材料的疲勞強(qiáng)度，影響彈力，導(dǎo)致活塞環(huán)安裝時鍍層斷裂，過薄耐磨性不足；

(3)本實(shí)用新型刮片環(huán)厚度控制在0.3～0.5mm，可以保證刮片環(huán)適當(dāng)面壓要求下降低活塞環(huán)的彈力，從而達(dá)到降低活塞環(huán)摩擦功損耗，提高發(fā)動機(jī)功率輸出的目的。

附圖說明

為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中

圖1為本實(shí)用新型俯視圖；

圖2為本實(shí)用新型截面示意圖；

圖3為本實(shí)用新型截面鍍層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中1、刮片環(huán)基體；2、磷化層；3、復(fù)合涂層；4、類金剛石膜層；5、過渡鉻層。

具體實(shí)施方式

(實(shí)施例1)

本實(shí)用新型刮片環(huán)制作工藝如下：

1.通過單片橢圓繞圓等活塞環(huán)常規(guī)初加工；

2.利用水劑清洗對活塞環(huán)的表面進(jìn)行脫脂清洗；

3.利用工裝將活塞環(huán)裝筒；

4.通過熱定型工藝對活塞環(huán)進(jìn)行去應(yīng)力處理；

5.利用工裝將活塞環(huán)裝夾起來再進(jìn)行噴砂處理；

6.外圓鍍PVD處理:處理時間7-8小時，處理溫度:300-400℃；

7.通過絎磨工藝對活塞環(huán)的外圓面進(jìn)行加工；

8.對活塞環(huán)進(jìn)行脫脂清洗烘干；

9.利用工裝將活塞環(huán)再裝夾起來；

10.裝入DLC爐，進(jìn)行真空鍍膜處理，處理工藝時間:5-6小時，處理溫度:100-200℃；

11.外圓面絎磨精加工；

12.對活塞環(huán)進(jìn)行脫脂清洗烘干；

13.對活塞環(huán)的上下側(cè)面進(jìn)行磷化處理，處理工藝時間:3-5分鐘，處理溫度:80-90度；

見圖1～3，本實(shí)用新型外圓鍍有復(fù)合涂層的刮片環(huán)具有刮片環(huán)基體1，采用鋼質(zhì)彈簧鋼材料制作而成，基體硬度為400-550HV，厚度0.3～0.5mm，刮片環(huán)內(nèi)圓與外圓均為弧面，可避免與襯環(huán)干涉，減少摩擦阻力，提高刮片環(huán)使用壽命。刮片環(huán)上表面和下表面通過PVD處理后可得到磷化層2，也可根據(jù)使用環(huán)境僅選擇上表面或下表面涂覆磷化層2，磷化層2厚度3～5 μm。刮片環(huán)外圓鍍有復(fù)合涂層3，復(fù)合涂層3包括位于外表面的類金剛石膜層4及位于次表面層的過渡鉻層5。類金剛石膜層4的厚度為1～10μm，硬度1600-2800HV，表面粗糙度Ra0.1以下；過渡鉻層5厚度為1～2μm，硬度850HV以上，從而可使DLC膜層與基體之間形成較平緩的硬度梯度，提高膜層之間的結(jié)合強(qiáng)度，從而延長活塞環(huán)的使用壽命。

本實(shí)用新型DLC膜層的形成原理是：首先將真空室抽真空、預(yù)熱工件、轟擊清潔待鍍表面后，通過在高真空中的點(diǎn)弧裝置引燃電弧，在電源的維持和磁場的推動下，陰極弧在靶表面游動，電弧使碳靶蒸發(fā)，蒸發(fā)的碳通過靶前高勢壘，在場致效應(yīng)作用下離化為碳離子；在陰極電弧前方設(shè)置磁過濾管，利用磁場對離子的作用，改變碳離子到達(dá)基體的運(yùn)動軌跡，只有當(dāng)顆粒的電荷和大小恰好合適時，才有可能通過磁場管道，高速轟擊基底并沉積成膜。通過磁過濾真空陰極電弧沉積的DLC膜層具有高硬度、低摩擦系數(shù)、高彈性模量、高抗拉缸性和良好的膜基結(jié)合力。類金剛石膜層 (DLC)是一種非晶態(tài)膜層，DLC膜層具有低內(nèi)應(yīng)力、低表面粗糙度、高硬度(可調(diào)節(jié))、超高的耐磨性能及與基體的優(yōu)異的附著力等特性，很適合于作為耐磨涂層。

DLC膜層使活塞環(huán)表面摩擦系數(shù)減小，摩擦系數(shù)＜0.1，降低發(fā)動機(jī)油耗，省油；DLC膜層抓油性能極好，冷啟動時對發(fā)動機(jī)的損傷更小，確保在極度缺少潤滑的情況下以及冷啟動時發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常；DLC膜層永不磨損，活塞環(huán)壽命可以達(dá)到30萬公里。高硬度和超低摩擦特性是強(qiáng)化與潤滑油功能結(jié)構(gòu)一體化的DLC薄膜材料的獨(dú)特優(yōu)勢，微米、亞微米級的碳基固體潤滑磨屑隨流體潤滑油一起填充修復(fù)附著成膜于發(fā)動機(jī)摩擦副表面，形成了既有流體潤滑又有固體潤滑的復(fù)合潤滑膜。這種復(fù)合潤滑膜大大提高了油膜的承載能力，增加了發(fā)動機(jī)的氣密性，提高了摩擦副表面的潤滑性，減少了機(jī)械摩擦的振動，同時得到了節(jié)能、環(huán)保、減摩、增效的多重效果。適應(yīng)了現(xiàn)代強(qiáng)化發(fā)動機(jī)高功率、低油耗、低排放的各種技術(shù)性能要求，可大規(guī)模推廣應(yīng)用。

以上所述的具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。