本發(fā)明涉及一種無油活塞的制作方法，更具體地說，它涉及一種新型包覆無油自潤滑活塞及配套活塞環(huán)的制作方法。

背景技術(shù)：
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現(xiàn)有無油潤滑氣體壓縮機(jī)的活塞都采用無油結(jié)構(gòu)，活塞的滑動性能比較差，活塞在運行時摩擦溫度提高，容易加劇活塞的磨損，加大了活塞與各零部件之間的間隙，密封性能差，縮短了活塞的使用壽命。

現(xiàn)市場上出現(xiàn)了對活塞進(jìn)行表面處理的技術(shù)，一般是涂覆具有潤滑作用的混合物對活塞進(jìn)行表面潤滑處理。涂覆的混合物存在石墨、聚四氟乙烯等。石墨具有良好的潤滑效果，一般在活塞的表面潤滑處理都被作為一種優(yōu)選的涂料材質(zhì)，然而石墨沒有很明顯的粘性，在活塞表面經(jīng)常遇到涂層不牢固，在活塞的往復(fù)運動中剝離等現(xiàn)象。而聚四氟乙烯存在蠕變現(xiàn)象，無法抵抗冷流，長期使用后磨耗加快。同時，現(xiàn)有涂覆方法均采用噴涂，噴涂工藝中會出現(xiàn)氣泡，使涂層粘接不牢易脫落，這樣大大降低了活塞的使用壽命，這種方法不易采用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，提供一種新型包覆無油自潤滑活塞及配套活塞環(huán)的制作方法，所述新型包覆無油自潤滑活塞由活塞體及自潤滑包覆薄片兩部分組成，其特征是所述新型包覆無油自潤滑活塞的制作方法包括如下步驟：

S101、自潤滑包覆薄片制作；

S102、自潤滑包覆薄片表面處理；

S103、自潤滑包覆薄片與活塞體粘接；

S104、磨削加工；

S105、配套活塞環(huán)毛坯制作；

S106、配套活塞環(huán)銑床加工及人工修邊；

S107、配套活塞環(huán)加熱整形。

所述自潤滑包覆薄片及配套活塞環(huán)的制作原料，由聚四氟乙烯、碳纖維、聚苯酯制成，所述步驟S102中，使用了鈉萘溶液作為表面處理液。

所述自潤滑包覆薄片及配套活塞環(huán)的制作原料：聚四氟乙烯、碳纖維、聚苯酯的配比如下：

聚四氟乙烯 60％(質(zhì)量占比)

碳纖維 25％(質(zhì)量占比)

聚苯酯 15％(質(zhì)量占比)。

所述鈉萘溶液由四氫呋喃溶液、精萘和金屬鈉化學(xué)反應(yīng)制成。所述步驟S102中，自潤滑包覆薄片表面處理方法為，將所述自潤滑包覆薄片在鈉萘溶液中浸泡15分鐘以上，浸泡后取出，使用離子水及三氯乙烯清洗。

所述步驟S101中，還包括步驟：

S201、自潤滑包覆薄片原料混合；

S202、自潤滑包覆薄片壓制；

S203、自潤滑包覆薄片燒結(jié)；

S204、自潤滑包覆薄片車削。

所述步驟S105中，還包括步驟：

S301、配套活塞環(huán)原料混合；

S302、配套活塞環(huán)壓制；

S303、配套活塞環(huán)燒結(jié)。

所述步驟S201與S301中，原料混合使用了氣流碰撞粉碎機(jī)，混合次數(shù)為2次，混合后靜置24小時。

所述步驟S203與S303的燒結(jié)過程中，使用了高溫?zé)Y(jié)箱，高溫?zé)Y(jié)箱內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)盤及鼓風(fēng)機(jī)，燒結(jié)過程包括初始升溫階段、緩慢升溫階段及恒溫保持階段三個階段。所述初始升溫階段，升溫速度60℃/小時，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)及鼓風(fēng)機(jī)啟動溫度160℃，緩慢升溫階段起始溫度327℃，升溫速度30℃/小時，恒溫保持階段溫度370℃，恒溫保持時間10小時。

所述步驟S103中，使用結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行自潤滑包覆薄片與活塞體的粘接，膠層厚度為0.04～0.05mm，粘接后需加壓及恒溫加熱，壓強(qiáng)為0.05～0.1MPa，恒溫加熱溫度為185℃，恒溫時間為3小時。

所述步驟S107中，配套活塞環(huán)加熱整形溫度為230℃恒溫，恒溫保持時間4小時。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明新型包覆無油自潤滑活塞的制作步驟圖

具體實施方式：

現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)介紹。

圖1為本發(fā)明新型包覆無油自潤滑活塞的制作步驟圖，步驟如下：

步驟S101、自潤滑包覆薄片制作：

首先，進(jìn)行步驟S201、自潤滑包覆薄片原料混合，聚四氟乙烯添加碳纖維和聚苯酯，比例如下：

將聚四氟乙烯(PTFE)粉末(質(zhì)量比60％)，均勻加入碳纖維(C)(質(zhì)量比25％)和聚苯酯(POB)(質(zhì)量比15％)，手混均勻，放入氣流碰撞粉碎機(jī)混合兩遍，置放于不銹鋼桶靜止24小時。

然后進(jìn)行步驟S202、自潤滑包覆薄片壓制，壓制成毛坯。

繼續(xù)進(jìn)行步驟S203、自潤滑包覆薄片燒結(jié)，將壓制的毛坯，擺放在高溫?zé)Y(jié)箱中，并留有一定的膨脹距離，加溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度60℃/小時提升，160℃打開轉(zhuǎn)盤，使轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，同時開啟鼓風(fēng)。當(dāng)溫度達(dá)到327℃時，以30℃/小時的溫度提升，370℃恒溫10小時后停止加熱，關(guān)閉鼓風(fēng)，關(guān)閉轉(zhuǎn)盤，自然冷卻。

最后進(jìn)行步驟S204、自潤滑包覆薄片的車削。車削成聚四氟乙烯薄片，待處理。

步驟S102、自潤滑包覆薄片表面處理：

將四氫呋喃溶液加入精萘，攪拌使其充分溶解，充入氮氣保護(hù)，將金屬鈉加入其中，慢慢攪拌，形成鈉萘溶液。將裁成固定尺寸的自潤滑包覆薄片浸入鈉萘溶液，慢慢攪拌浸泡15分鐘以上后取出，用85℃的離子水清洗晾干，再用三氯乙烯清洗晾干備用。

步驟S103、自潤滑包覆薄片與活塞體粘接：

將本公司制備的耐高溫結(jié)構(gòu)膠均勻刮涂在活塞體裙部外表面，并將固定裁尺的自潤滑包覆薄片涂膠，貼附在涂有膠層的活塞裙部外表面，裝夾固定， 壓強(qiáng)為0.01～0.05MPa，放在恒溫箱加熱至185℃。由于溫度的升高，金屬及自潤滑包覆薄片分子熱運動，金屬及自潤滑包覆薄片膨脹，壓強(qiáng)升高，此時壓強(qiáng)增加到0.05～0.1MPa。恒溫3小時，自然冷卻到室溫，然后將固定夾具松開，(此時，膠層的厚度經(jīng)過檢測為0.04～0.05mm)。除去表面擠出的余膠，待加工。

膠層涂覆一定要均勻，粘接后的自潤滑包覆薄片和活塞體裙部外表面中間的膠層不能有氣泡，膠層要達(dá)到100％與兩個不同表面之間接觸，這樣才能使高速運動的活塞的包覆(粘接)層不至于脫落！

步驟S104、磨削加工：

將包覆粘接好自潤滑包覆薄片的活塞裝夾在外圓磨上，進(jìn)行磨削，加工到達(dá)到設(shè)計尺寸為止。

經(jīng)過包覆聚四氟乙烯作為導(dǎo)向付的活塞，在缸套內(nèi)頻繁運動摩擦，產(chǎn)生的聚四氟乙烯磨耗，牢牢地貼在缸套上形成一種聚四氟乙烯膜，就相當(dāng)于聚四氟乙烯與聚四氟乙烯之間的摩擦。

聚四氟乙烯(PTFE)與聚四氟乙烯摩擦，其摩擦系數(shù)小于或等于0.04，就和冰與冰的摩擦一樣！

步驟S105、配套活塞環(huán)毛坯制作：

首先進(jìn)行步驟S301、配套活塞環(huán)原料混合，聚四氟乙烯添加碳纖維和聚苯酯，比例如下：

將聚四氟乙烯(PTFE)粉末(質(zhì)量比60％)，均勻加入碳纖維(C)(質(zhì)量比25％)和聚苯酯(POB)(質(zhì)量比15％)，手混均勻，放入氣流碰撞粉碎機(jī)混合兩遍，置放于不銹鋼桶靜止24小時。

然后進(jìn)行步驟S302、配套活塞環(huán)壓制：壓制的毛坯直徑要比實際尺寸的配套活塞環(huán)大，這樣才能便于兩個平面臺階和異形的加工。等于把設(shè)計的配套活塞環(huán)圓周展開，加上兩個端面臺階和異形的尺寸還要留有切斷修整的尺寸。

最后進(jìn)行步驟S303、配套活塞環(huán)燒結(jié)：將壓制的配套活塞環(huán)毛坯，擺放在高溫?zé)Y(jié)箱中，并留有一定的膨脹距離，加溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度60℃/小時提升，160℃打開轉(zhuǎn)盤，使轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，同時開啟鼓風(fēng)。當(dāng)溫度達(dá)到327℃時，以 30℃/小時的溫度提升，370℃恒溫10小時后停止加熱，關(guān)閉鼓風(fēng)，關(guān)閉轉(zhuǎn)盤，自然冷卻。

步驟S106、配套活塞環(huán)銑床加工及人工修邊：

根據(jù)燒結(jié)后的配套活塞環(huán)尺寸，做裝夾工具，裝夾工具要能同時加工兩個不同端面，這樣才能提高加工效率。五軸銑床是加工兩個端面的最好方法，加工速度快，效率高。

將加工圖紙輸入CNC直接就可以自動生成加工程序，然后單段空運轉(zhuǎn)，檢查程序是否正確。確認(rèn)程序沒問題，進(jìn)行加工。加工完畢的配套活塞環(huán)，還要進(jìn)行人工修理毛邊。

步驟S107、配套活塞環(huán)加熱整形：

將加工完畢的多個配套活塞環(huán)的半成品置入設(shè)計好的鋼套內(nèi)，兩頭固定后，放入恒溫箱進(jìn)行加熱整形，溫度控制在230℃，恒溫4小時后停止恒溫，待冷卻到自然溫度后取出，這樣才能使加工后的配套活塞環(huán)成為正圓。這種配套活塞環(huán)配合新型包覆無油自潤滑活塞，使用壽命比普通的聚四氟乙烯活塞環(huán)提高100倍以上！

這是在活塞(裙)部表面包覆(粘接)聚四氟乙烯薄片，和噴涂聚四氟乙烯薄膜是兩種完全不同的工藝，兩個完全不同的概念！