專利名稱：一種活塞環(huán)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)部件及其制造方法，特別是一種活塞環(huán)及其制造方法。
背景技術(shù)：
活塞環(huán)和缸套這對(duì)摩擦副工作于內(nèi)燃機(jī)的心臟部位，其質(zhì)量的優(yōu)劣將對(duì)內(nèi)燃機(jī)性 能產(chǎn)生極其深遠(yuǎn)的影響。隨著我國環(huán)保的加強(qiáng)，對(duì)內(nèi)燃機(jī)的尾氣排放要求將越來越高，這給 活塞環(huán)的設(shè)計(jì)和制造帶來復(fù)雜性，要求活塞環(huán)具有低竄氣量和機(jī)油消耗、耐磨損，減少尾氣排 放，如何提高活塞環(huán)的使用壽命和工作性能成了工程科研人員關(guān)心的焦點(diǎn)。現(xiàn)在發(fā)明了許多 改進(jìn)方法，例如如何提高活塞環(huán)表面的加工質(zhì)量，為此開創(chuàng)了多種有效的加工工藝，確實(shí)大 大提高了活塞環(huán)的耐磨性能，還有對(duì)活塞環(huán)的材料進(jìn)行改進(jìn)，也得到了顯著的耐磨性能。但是 上述工藝只是對(duì)活塞環(huán)表面和材料進(jìn)行處理，沒有對(duì)活塞環(huán)的整體性能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種YZ4DH柴油機(jī)耐磨節(jié)能環(huán)保型活塞環(huán)及 其制造方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種活塞環(huán)，包括三片不同結(jié)構(gòu)環(huán)，第一道為 密封性好的桶面環(huán)，第二道為耐磨密封性好的內(nèi)扭鍍錐環(huán)，第三道為刮油及回油效果好的 螺旋撐簧鉻襯油環(huán)，三道環(huán)均采用鍍鉻表面處理，鉻層厚度> 0. 16mm。一種制造上述活塞環(huán)的方法，包括以下步驟步驟1、對(duì)密封性好的桶面環(huán)進(jìn)行加工，第一道桶面環(huán)材料為柔韌性好的球墨鑄 鐵，其化學(xué)成分為c 3. 2-4. 0%, Si 2. 3-3. 1 %, Mn ^ 0. 60%, P 彡 0. 10%, S 彡 0. 10%, Cu彡0. 50%, Mo彡0. 30%，其余為鐵。步驟2、對(duì)第二道內(nèi)扭鍍錐環(huán)進(jìn)行加工，其材料化學(xué)成分為C :3. 5 3. 8%、Si 2. 3 2. 8 %、Mn :0. 6 0. 9 %、P :0. 25 0. 4 %、S 彡 0. 06 %、Cr :0. 25 0. 35 %、Cu 0. 35% -0. 45%,B 0. 025 0. 035%，其余為鐵。步驟3、對(duì)第三道螺旋撐簧鉻襯油環(huán)進(jìn)行加工，其材料化學(xué)成分為C :3. 5 3. 8%, Si 2. 3 2. 8%,Mn 0. 6 0. 9%,P 0. 25 0. 4%,S 彡 0. 06%,Cr 0. 25 0. 35%,Cu 0. 35% -0. 45%,B 0. 025 0. 035%，其余為鐵。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)1)桶面環(huán)、內(nèi)扭鍍錐環(huán)、螺旋撐簧鉻襯油環(huán) 三種組合增加了活塞環(huán)的氣密性；2)采用產(chǎn)品采用三環(huán)組鍍鉻結(jié)構(gòu)且增加了鉻層厚度使 產(chǎn)品更加耐磨；3) 二環(huán)采用鍍鉻錐面加內(nèi)大角結(jié)構(gòu)，增加了環(huán)的扭曲量，提高了環(huán)的密封 性和耐磨性；4)加工后的產(chǎn)品可觀性更好，有利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1為球墨鑄鐵桶面環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為合金內(nèi)扭鍍錐環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為合金鉻襯環(huán)環(huán)體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為合金鉻襯環(huán)與螺旋撐簧的組合圖。圖5為活塞環(huán)組裝配圖。圖中標(biāo)號(hào)所代表的器件為1_螺旋撐簧機(jī)閂銷、2-油環(huán)環(huán)體、3-第一道環(huán)、4-第二 道環(huán)、5-第三道環(huán)、6-活塞。
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖1 圖5，本發(fā)明的一種活塞環(huán)，包括三片不同結(jié)構(gòu)環(huán)，第一道為密封性好 的桶面環(huán)3，第二道為耐磨密封性好的內(nèi)扭鍍錐環(huán)4，第三道為刮油及回油效果好的螺旋撐 簧鉻襯油環(huán)5，三道環(huán)均采用鍍鉻表面處理，鉻層厚度> 0. 16mm，較普通環(huán)增加了 0. 02 0.05mm。該活塞環(huán)按照國家標(biāo)準(zhǔn)安裝于活塞6上。第一道環(huán)徑向彈力Fs為41. 6-62. 4N,閉口間隙0. 30-0. 50mm，表面鍍鉻處理，增加 耐磨性；其產(chǎn)品型線設(shè)計(jì)采用德國格茨壓力分布曲線，有效地解決活塞環(huán)外圓圓周磨損的 均勻性。第二道環(huán)徑向彈力Fs為35-55N，閉口間隙0. 30-0. 50mm,表面鍍鉻處理；第一道桶面環(huán)材料為柔韌性好的球墨鑄鐵，其化學(xué)成分為C:3. 2-4.0%、Si 2. 3-3. 1%、Μη 彡 0. 60%,P 彡 0. 10%,S 彡 0. 10%,Cu 彡 0. 50%,Mo 彡 0. 30%，其余為鐵。第二道內(nèi)扭鍍錐環(huán)與第三道螺旋撐簧鉻襯油環(huán)為Cr、Cu、B合金鑄鐵，其材料化學(xué) 成分為 C :3· 5 3. 8%,Si 2. 3 2. 8%,Mn 0. 6 0. 9%,P 0. 25 0. 4%,S ( 0. 06%, Cr 0. 25 0. 35%, Cu 0. 35% -0. 45%, B 0. 025 0. 035%，其余為鐵。一種制造上述活塞環(huán)的方法，包括以下步驟步驟1、對(duì)密封性好的桶面環(huán)進(jìn)行加工，第一道桶面環(huán)材料為柔韌性好的球墨鑄 鐵，其化學(xué)成分為:C 3. 2-4. 0%, Si 2. 3-3. 1 %, Mn ^ 0. 60%, P ( 0. 10%, S 彡 0. 10%, Cu彡0. 50%,Mo彡0. 30%，其余為鐵。步驟2、對(duì)第二道內(nèi)扭鍍錐環(huán)進(jìn)行加工，其材料化學(xué)成分為C :3. 5 3. 8%、Si 2. 3 2. 8 %、Mn :0. 6 0. 9 %、P :0. 25 0. 4 %、S 彡 0. 06 %、Cr :0. 25 0. 35 %、Cu 0. 35% -0. 45%,B 0. 025 0. 035%，其余為鐵。步驟3、對(duì)第三道螺旋撐簧鉻襯油環(huán)進(jìn)行加工，其材料化學(xué)成分為C :3. 5 3. 8%, Si 2. 3 2. 8%,Mn 0. 6 0. 9%,P 0. 25 0. 4%,S 彡 0. 06%,Cr 0. 25 0. 35%,Cu 0. 35% -0. 45%,B 0. 025 0. 035%，其余為鐵。上述活塞環(huán)經(jīng)過鑄造、熱處理后，再經(jīng)過專有設(shè)備冷加工、表面處理等工序制成。 具體加工時(shí)，首先進(jìn)行熱加工，工藝為混砂一造型一熔煉一澆注一落砂一清砂一拋丸一毛 坯檢驗(yàn)一入庫。之后進(jìn)行冷加工，加工工藝為桶面環(huán)退火一雙端面磨削一割片一雙端面磨削一調(diào)質(zhì)一雙端面磨削一粗車內(nèi)外 圓一整撓一精車外圓一倒外角一精修開口一鍍前珩磨外圓一鍍前穿磨端面一鍍鉻一中磨 開口一精鏜內(nèi)圓一倒內(nèi)角一珩磨桶面一精磨開口一返磨端面一噴砂一磷化一成品檢驗(yàn)一 上油包裝；內(nèi)扭鍍錐環(huán)雙端面磨削一仿形車外圓一銑開口 一粗鏜內(nèi)圓一粗修開口 一擴(kuò)開口—精車外圓一倒外角一精修開口一鍍前珩磨外圓一鍍鉻一中磨開口一粗珩外圓一鍍后穿 磨端面一成型磨錐面一倒內(nèi)大角一精鏜內(nèi)圓一倒內(nèi)角一精磨開口一精磨端面一珩亮帶一 噴砂一磷化一成品檢驗(yàn)一上油包裝；螺旋撐簧鉻襯油環(huán)雙端面磨削一仿形車外圓一銑開口一粗鏜內(nèi)圓一粗修開口 一 精車外圓油槽一拋光一精鏜內(nèi)圓一倒內(nèi)角一鍍前精修開口一鍍鉻一中磨開口一鍍后穿磨 端面一粗勾R槽一鍍后珩磨一成型精磨一銑油孔一精勾R槽一精磨開口一精磨端面一磷化 —成品檢驗(yàn)一上油包裝。結(jié)合圖5，本發(fā)明活塞環(huán)的第一道環(huán)采用密封性好的桶面環(huán)；第二道為耐磨密封 性好的內(nèi)扭鍍錐環(huán)；第三道為刮油及回油效果好的螺旋撐簧鉻襯油環(huán)，三種不同結(jié)構(gòu)的搭 配組合，確?；钊h(huán)的密封性能大大提高，竄氣量和機(jī)油消耗、耐磨損，減少尾氣排放；三環(huán) 同時(shí)鍍鉻處理且鉻層厚度比傳統(tǒng)鍍鉻環(huán)增加0. 02 0. 05mm，極大增加了產(chǎn)品耐磨性能。具體而言，球鐵環(huán)(第一道活塞環(huán))毛坯制造過程步驟1 加料，在感應(yīng)電爐中放入配制好的廢鋼、硅鐵、電解銅、鉬鐵；步驟2 加熱熔煉，熔煉溫度達(dá)到1500 1520°C，取樣化驗(yàn)，將各元素化學(xué)成分 調(diào)整到如下范圍:C 3. 2-4. 0%, Si 2. 3-3. 1 %, Mn ^ 0. 60%, P 彡 0. 10%, S 彡 0. 10%, Cu彡0. 50%,Mo彡0. 30%，其余為鐵；步驟3 在球化包內(nèi)加入1. 0 1. 3%的球包劑，覆蓋細(xì)硅鍶加入量為0. 3 0.5%，并在上面加入鐵屑等覆蓋。步驟4 在鐵水達(dá)到1560 1600°C出水入球化包，球化結(jié)束后轉(zhuǎn)包入澆注包并在 隨鐵水流加入0. 2 0. 3%的硅鍶孕育劑；步驟5 澆注、清理、理化及機(jī)械性能檢驗(yàn)后得到活塞環(huán)毛坯。Cr、Cu、B合金活塞環(huán)(第二道、第三道活塞環(huán))毛坯制造過程步驟1 加料，在感應(yīng)電爐中放入配制好的廢鋼、硅鐵、錳鐵、磷鐵、增碳劑、小蘇 打、鉻鐵、電解銅、硼鐵；步驟2 加熱熔煉，熔煉溫度達(dá)到1420 1480°C，取樣化驗(yàn)，將各元素化學(xué)成 分調(diào)整到如下范圍C3. 5 3. 8%、Si2. 3 2. 8%、MnO. 6 0. 9%、P 0. 25 0. 4%， S 彡 0. 06%, CrO. 25 0. 35%, CuO. 35% -0. 45%, B0. 025 0. 035%，其余為鐵；步驟3 在鐵水達(dá)到1540 1580°C ；出水并在隨鐵水流加入0. 25 0. 35%的硅
鍶孕育劑；步驟4 澆注、清理、理化及機(jī)械性能檢驗(yàn)后得到活塞環(huán)毛坯。對(duì)活塞環(huán)毛坯按桶面環(huán)、內(nèi)扭鍍錐環(huán)、鉻襯油環(huán)加工工藝方法，得到成品活塞環(huán)。
權(quán)利要求
一種活塞環(huán)，其特征在于，該活塞環(huán)包括三片不同結(jié)構(gòu)環(huán)，第一道為密封性好的桶面環(huán)[3]，第二道為耐磨密封性好的內(nèi)扭鍍錐環(huán)[4]，第三道為刮油及回油效果好的螺旋撐簧鉻襯油環(huán)[5]，三道環(huán)均采用鍍鉻表面處理，鉻層厚度≥0.16mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)，其特征在于，第一道桶面環(huán)材料為柔韌性好的球墨 鑄鐵，其化學(xué)成分為:C 3. 2-4. 0%,Si 2. 3-3. 1%,Μη ^ 0. 60%,P ( 0. 10%,S ( 0. 10%, Cu彡0. 50%, Mo彡0. 30%，其余為鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)，其特征在于，第二道內(nèi)扭鍍錐環(huán)與第三道螺旋撐簧 鉻襯油環(huán)為Cr、Cu、B合金鑄鐵，其材料化學(xué)成分為C :3. 5 3. 8%、Si :2. 3 2. 8%、Mn 0. 6 0. 9%、P 0. 25 0. 4%、S 彡 0. 06%, Cr 0. 25 0. 35%, Cu 0. 35% -0. 45%, B 0. 025 0. 035%，其余為鐵。
4.一種制造權(quán)利要求1所述活塞環(huán)的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1、對(duì)密封性好的桶面環(huán)進(jìn)行加工，第一道桶面環(huán)材料為柔韌性好的球墨鑄鐵， 其化學(xué)成分為C:3. 2-4.0%、Si 2. 3-3. 1 %, Mn ^ 0. 60%, P ^ 0. 10%、S 彡 0. 10%、 Cu彡0. 50%,Mo彡0. 30%，其余為鐵；步驟2、對(duì)第二道內(nèi)扭鍍錐環(huán)進(jìn)行加工，其材料化學(xué)成分為C :3. 5 3. 8 %、Si 2. 3 2. 8 %、Mn :0. 6 0. 9 %、P :0. 25 0. 4 %、S 彡 0. 06 %、Cr :0. 25 0. 35 %、Cu 0. 35% -0. 45%,B 0. 025 0. 035%，其余為鐵；步驟3、對(duì)第三道螺旋撐簧鉻襯油環(huán)進(jìn)行加工，其材料化學(xué)成分為C :3. 5 3. 8%, Si 2. 3 2. 8 %、Mn :0. 6 0. 9 %、P :0. 25 0. 4 %、S 彡 0. 06 %、Cr :0. 25 0. 35 %、Cu 0. 35% -0. 45%,B 0. 025 0. 035%，其余為鐵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種活塞環(huán)及其制造方法，其為三環(huán)組結(jié)構(gòu)。第一道為密封性好的桶面環(huán)，材料為柔韌性佳的球墨鑄鐵，第二道為耐磨密封性好的內(nèi)扭鍍錐環(huán)。第三道為刮油及回油效果好的螺旋撐簧鉻襯油環(huán)，材料為公司獨(dú)創(chuàng)的Cr、Cu、B新型活塞環(huán)材料，表面鍍鉻處理，增加其耐磨性。經(jīng)過鑄造、熱處理后，再經(jīng)過專有設(shè)備冷加工、表面處理等工序制成。本發(fā)明的產(chǎn)品采用三種結(jié)構(gòu)不同的環(huán)有機(jī)組合，確保環(huán)的密封性，減少排放。第二環(huán)采用鍍鉻錐面加內(nèi)大角結(jié)構(gòu)，增加了環(huán)的扭曲量，提高了環(huán)的耐磨性和密封性；機(jī)油耗及排放較傳統(tǒng)產(chǎn)品大大降低。加工后的產(chǎn)品可觀性更好，有利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C22C37/04GK101922377SQ20101027224
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者張喜仁, 朱有慧, 馬久彪 申請(qǐng)人:江蘇儀征威龍活塞環(huán)有限公司