一種活塞銷孔強(qiáng)化處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種活塞銷孔強(qiáng)化處理方法，包括步驟：1)對(duì)粗加工完成的活塞毛坯進(jìn)行清潔處理；2)對(duì)清潔處理后的活塞進(jìn)行預(yù)熱；3)裝夾所述活塞；4)對(duì)所述活塞的銷孔表面進(jìn)行高能束重熔硬化處理；5)對(duì)所述活塞進(jìn)行去應(yīng)力時(shí)效，消除重熔應(yīng)力。本發(fā)明通過(guò)高能束對(duì)活塞銷孔表面進(jìn)行重熔硬化處理，細(xì)化晶粒，重熔層的初晶硅相和金屬相的顆粒尺寸為基體未重熔部位顆粒尺寸的1/4?1/10，提高了銷孔部位的材料性能指標(biāo)，從而提高了活塞銷孔承壓能力，減少了銷孔龜裂變形，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，本發(fā)明沒(méi)有增加額外的零部件，降低了成本。
【專利說(shuō)明】
一種活塞銷孔強(qiáng)化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)活塞技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種活塞銷孔強(qiáng)化處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著發(fā)動(dòng)機(jī)功率的提高，曲柄連桿機(jī)構(gòu)上會(huì)產(chǎn)生越來(lái)越高的爆發(fā)壓力和大的慣性力，活塞銷孔的支承載荷也相應(yīng)地提高，在活塞銷孔局部位置表面出現(xiàn)高負(fù)荷機(jī)械應(yīng)力，使得該部位極易出現(xiàn)裂紋并造成活塞開(kāi)裂，最終導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)失效。
[0003]為提高活塞銷孔承壓能力，目前采用的方法有兩種:
[0004]—、將銷孔設(shè)計(jì)為在靠近活塞頂一面，加工成單側(cè)或“喇叭形”由外向內(nèi)逐漸擴(kuò)大的數(shù)段變形錐銷孔，以減少活塞銷孔局部出現(xiàn)的峰值壓力和適當(dāng)減低其表面比壓，從而減少銷孔龜裂變形。但是，受活塞基體組織材料性能限制、加工設(shè)備不穩(wěn)定等因素的影響，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)功率的提高，活塞銷孔局部位置所承受的壓力超過(guò)材料本身極限，最終導(dǎo)致在銷孔局部位置出現(xiàn)龜裂變形的幾率增加，影響到產(chǎn)品質(zhì)量。
[0005]二、銷孔部位安裝材料性能更好的襯套，如在鋁合金活塞銷孔中通過(guò)過(guò)盈裝配材料性能更好的鋁青銅襯套，將活塞銷孔局部出現(xiàn)的峰值壓力和表面比壓降低，從而減少銷孔龜裂變形。但是，該方法增加了制造襯套的制造成本，導(dǎo)致活塞總和成本的增加，同時(shí)由于采用過(guò)盈配合裝配，襯套裝配后銷孔承受了裝配應(yīng)力，較易出現(xiàn)活塞變形，另外，在活塞使用過(guò)程中還存在襯套位移、松動(dòng)甚至脫落等風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的增加。
[0006]綜上所述，如何實(shí)現(xiàn)在不增加零部件的基礎(chǔ)上，提高活塞銷孔承壓能力，以在減少銷孔龜裂變形的同時(shí)降低成本，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種活塞銷孔強(qiáng)化處理方法，以實(shí)現(xiàn)在不增加零部件的基礎(chǔ)上，提高銷孔承壓能力，進(jìn)而能夠在減少銷孔龜裂變形的同時(shí)降低成本。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0009]—種活塞銷孔強(qiáng)化處理方法，包括以下步驟:
[0010]I)對(duì)粗加工完成的活塞毛坯進(jìn)行清潔處理；
[0011 ]2)對(duì)清潔處理后的活塞進(jìn)行預(yù)熱；
[0012]3)裝夾所述活塞；
[0013]4)對(duì)所述活塞的銷孔表面進(jìn)行高能束重熔硬化處理；
[0014]5)對(duì)所述活塞進(jìn)行去應(yīng)力時(shí)效，消除重熔應(yīng)力。
[0015]優(yōu)選的，上述活塞銷孔強(qiáng)化處理方法中，所述步驟I)與所述步驟2)之間還包括:
[0016]對(duì)所述活塞銷孔表面及附近噴涂石墨涂料，形成石墨涂層。
[0017]優(yōu)選的，上述活塞銷孔強(qiáng)化處理方法中，所述石墨涂層的厚度為0.lmm-0.3mm。
[0018]優(yōu)選的，上述活塞銷孔強(qiáng)化處理方法中，所述步驟2)具體為:
[0019]將所述活塞加熱到90°C-100°C，保溫2h_2.5h。
[0020]優(yōu)選的，上述活塞銷孔強(qiáng)化處理方法中，所述步驟3)具體為利用固定裝置裝夾所述活塞，所述固定裝置包括:
[0021 ]驅(qū)動(dòng)所述活塞繞所述銷孔的軸線方向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)；
[0022]用于固定所述活塞的定位夾具，所述定位夾具設(shè)置在所述轉(zhuǎn)臺(tái)上；
[0023]用于與所述銷孔定位配合的定位銷，所述定位銷可拆卸地設(shè)置在所述轉(zhuǎn)臺(tái)上。
[0024]優(yōu)選的，上述活塞銷孔強(qiáng)化處理方法中，所述步驟4)具體為:
[0025]首先將所述定位銷從所述轉(zhuǎn)臺(tái)上拆下，并從所述銷孔拔出，然后利用所述轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)所述活塞繞所述銷孔的軸線方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并利用重熔槍沿所述銷孔的軸向移動(dòng)對(duì)所述銷孔的表面進(jìn)行重熔硬化處理。
[0026]優(yōu)選的，上述活塞銷孔強(qiáng)化處理方法中，所述步驟4)具體對(duì)所述銷孔表面的應(yīng)力集中區(qū)域進(jìn)行重熔硬化處理。
[0027]優(yōu)選的，上述活塞銷孔強(qiáng)化處理方法中，所述重熔槍為等離子槍，該等離子槍的噴嘴直徑為，所述噴嘴與所述銷孔表面距離為2.，所述噴嘴噴出的等離子束的主弧電流不大于100A。
[0028]優(yōu)選的，上述活塞銷孔強(qiáng)化處理方法中，所述活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度為700mm/min-900mm/mino
[0029]優(yōu)選的，上述活塞銷孔強(qiáng)化處理方法中，所述步驟5)之后還包括步驟6):
[0030]對(duì)重熔后的所述活塞精加工，使所述銷孔表面的重熔層深度為2mm-3mm。
[0031]從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的活塞銷孔強(qiáng)化處理方法包括以下步驟:
[0032]I)對(duì)粗加工完成的活塞毛坯進(jìn)行清潔處理，清除經(jīng)過(guò)粗加工后銷孔表面的油脂和灰塵，
[0033]2)對(duì)清潔處理后的活塞進(jìn)行預(yù)熱，提高活塞重熔初始溫度及去除活塞表面水分；
[0034]3)裝夾活塞，對(duì)活塞進(jìn)行固定；
[0035]4)對(duì)活塞的銷孔表面進(jìn)行高能束重熔硬化處理，使銷孔表面形成重熔層，重熔后在空氣中自然冷卻；
[0036]5)對(duì)活塞進(jìn)行去應(yīng)力時(shí)效，消除重熔應(yīng)力。
[0037]本發(fā)明通過(guò)高能束對(duì)活塞銷孔表面進(jìn)行重熔硬化處理，細(xì)化晶粒，重熔層的初晶硅相和金屬相的顆粒尺寸為基體未重熔部位顆粒尺寸的1/4-1/10，提高了銷孔部位的材料性能指標(biāo)，從而提高了活塞銷孔承壓能力，減少了銷孔龜裂變形，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，本發(fā)明沒(méi)有增加額外的零部件，降低了成本。
【附圖說(shuō)明】
[0038]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0039]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的活塞銷孔強(qiáng)化處理方法的工藝流程圖；
[0040]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的固定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種活塞銷孔強(qiáng)化處理方法，實(shí)現(xiàn)了在不增加零部件的基礎(chǔ)上，提高銷孔承壓能力，進(jìn)而能夠在減少銷孔龜裂變形的同時(shí)降低成本。
[0042]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0043]請(qǐng)參考附圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的活塞銷孔強(qiáng)化處理方法包括以下步驟:
[0044]S1、對(duì)粗加工完成的活塞毛坯進(jìn)行清潔處理，清除經(jīng)過(guò)粗加工后銷孔表面的油脂和灰塵，
[0045]S2、對(duì)清潔處理后的活塞2進(jìn)行預(yù)熱，提高活塞2重熔初始溫度及去除活塞2表面水分；
[0046]S3、裝夾活塞2，對(duì)活塞2進(jìn)行固定；
[0047]S4、對(duì)活塞2的銷孔表面進(jìn)行高能束重熔硬化處理，使銷孔表面形成重熔層，重熔后在空氣中自然冷卻；
[0048]S5、對(duì)活塞2進(jìn)行去應(yīng)力時(shí)效，消除重熔應(yīng)力。具體的，本發(fā)明通過(guò)時(shí)效爐將活塞2進(jìn)行去應(yīng)力時(shí)效。
[0049]本發(fā)明通過(guò)高能束對(duì)活塞2銷孔表面進(jìn)行重熔硬化處理，細(xì)化晶粒，重熔層的初晶硅相和金屬相的顆粒尺寸為基體未重熔部位顆粒尺寸的1/4-1/10，提高了銷孔部位的材料性能指標(biāo)，從而提高了活塞2銷孔承壓能力，減少了銷孔龜裂變形，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，本發(fā)明沒(méi)有增加額外的零部件，降低了成本。
[0050]此外，本發(fā)明分別在步驟S2、S4和S5進(jìn)行三次升溫強(qiáng)化處理，強(qiáng)化了活塞2銷孔表面自身材料性能指標(biāo)。
[0051]上述活塞銷孔強(qiáng)化處理方法中，步驟SI與步驟S2之間還包括:對(duì)活塞2銷孔表面及附近噴涂石墨涂料，形成石墨涂層。需要說(shuō)明的是，石墨涂料的組成為石墨粉、CH鉻)、Ti(鈦)、CCrFe(鐵鉻碳合金碳化物)、水等。活塞2銷孔表面及附近是指活塞2銷孔的孔壁以及活塞2上與銷孔連接的附近位置的表面。
[0052]具體的，采用噴槍給銷孔表面及附近噴涂石墨涂料，形成的石墨涂層用于導(dǎo)電保溫，能夠優(yōu)化重熔效果。當(dāng)然，本發(fā)明也可以不噴涂上述石墨涂料，直接對(duì)清潔處理后的活塞2進(jìn)行預(yù)熱。
[0053]上述實(shí)施例提供的活塞銷孔強(qiáng)化處理方法中，石墨涂層的厚度為0.lmm-0.3mm。該厚度的石墨涂層能夠在保證較好的導(dǎo)電保溫效果的同時(shí)節(jié)省涂料。根據(jù)活塞2的實(shí)際需求，上述石墨涂層的厚度還可以為其他數(shù)值，如0.4mm等。
[0054]根據(jù)銷孔表面的硬化深度和位置不同，上述步驟S2具體為將活塞2加熱到90°C-100 °C，保溫2h-2.5h，能夠較好地提高活塞2重熔初始溫度及去除活塞2表面水分?？商鎿Q的，上述步驟S2的加熱溫度還可以為其他值，如80 °C、110 °C等，保溫時(shí)間也可以為1.5h或者3h等。
[0055]具體的實(shí)施方式中，步驟S3利用固定裝置裝夾活塞2，如圖2所示，固定裝置包括驅(qū)動(dòng)活塞2繞銷孔的軸線方向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)4;用于固定活塞2的定位夾具3，定位夾具3設(shè)置在轉(zhuǎn)臺(tái)4上；用于與銷孔定位配合的定位銷I，定位銷I可拆卸地設(shè)置在轉(zhuǎn)臺(tái)4上。應(yīng)用時(shí)，首先將將活塞2銷孔穿在定位銷I上，然后將活塞2裝夾在定位夾具3上。上述固定裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了成本。當(dāng)然，本發(fā)明還可以利用機(jī)床的三爪卡盤(pán)裝夾活塞2。
[0056]上述實(shí)施例中，步驟S4具體為:首先將定位銷I從轉(zhuǎn)臺(tái)4上拆下，并從銷孔拔出，然后利用轉(zhuǎn)臺(tái)4驅(qū)動(dòng)活塞2繞銷孔的軸線方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并利用重熔槍沿銷孔的軸向移動(dòng)對(duì)銷孔的表面進(jìn)行重熔硬化處理。本發(fā)明在重熔時(shí)使活塞2轉(zhuǎn)動(dòng)，便于加工?？商鎿Q的，本發(fā)明還可以使活塞2軸向移動(dòng)，使重熔槍轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0057]為了簡(jiǎn)化操作，步驟S4具體對(duì)銷孔表面的應(yīng)力集中區(qū)域進(jìn)行重熔硬化處理。本發(fā)明僅對(duì)銷孔表面的應(yīng)力集中區(qū)域進(jìn)行重熔，減少了重熔時(shí)間，提高了加工效率。本發(fā)明也可以對(duì)銷孔的整個(gè)表面均進(jìn)行重熔。
[0058]優(yōu)選的，重熔槍為等離子槍，本發(fā)明利用等離子槍噴出的等離子束對(duì)銷孔表面的應(yīng)力集中區(qū)域進(jìn)行重熔處理。可替換的，本發(fā)明還可以使用如激光束、電子束等其他高能量密度的束流，對(duì)活塞2銷孔表面進(jìn)行重熔處理，實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化。
[0059]進(jìn)一步的技術(shù)方案中，該等離子槍的噴嘴直徑為2mm-3mm，噴嘴與銷孔表面距離為2.5mm-3mm，噴嘴噴出的等離子束的主弧電流不大于100A。本實(shí)施例的等離子槍噴出的等離子束的溫度能夠較好地細(xì)化晶粒，提高重熔效果。可以理解的是，根據(jù)實(shí)際活塞2的尺寸和應(yīng)用場(chǎng)合，上述各參數(shù)還可以采用其他數(shù)值，本發(fā)明對(duì)此不作具體限定。
[0060]為了進(jìn)一步提高的重熔效果，活塞2轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度為700mm/min-900mm/min。具體的，活塞2轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度為800mm/min，當(dāng)然，也可以采用其他數(shù)值。
[0061 ]為了進(jìn)一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，步驟S5之后還包括步驟S6:對(duì)重熔后的活塞2精加工，使銷孔表面的重熔層深度為2mm-3mm，能夠保證較好的活塞2銷孔承壓能力。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求，上述銷孔表面的重熔層深度還可以為4mm、5mm或者其他數(shù)值。
[0062]本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。
[0063]對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種活塞銷孔強(qiáng)化處理方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)對(duì)粗加工完成的活塞毛坯進(jìn)行清潔處理； 2)對(duì)清潔處理后的活塞(2)進(jìn)行預(yù)熱； 3)裝夾所述活塞(2); 4)對(duì)所述活塞(2)的銷孔表面進(jìn)行高能束重熔硬化處理； 5)對(duì)所述活塞(2)進(jìn)行去應(yīng)力時(shí)效，消除重熔應(yīng)力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞銷孔強(qiáng)化處理方法，其特征在于，所述步驟I)與所述步驟2)之間還包括: 對(duì)所述活塞(2)銷孔表面及附近噴涂石墨涂料，形成石墨涂層。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞銷孔強(qiáng)化處理方法，其特征在于，所述石墨涂層的厚度為0.lmm-0.3mmο4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞銷孔強(qiáng)化處理方法，其特征在于，所述步驟2)具體為: 將所述活塞(2)加熱到90 0C-1OO0C,保溫2h-2.5h。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞銷孔強(qiáng)化處理方法，其特征在于，所述步驟3)具體為利用固定裝置裝夾所述活塞(2)，所述固定裝置包括: 驅(qū)動(dòng)所述活塞(2)繞所述銷孔的軸線方向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)(4); 用于固定所述活塞(2)的定位夾具(3 )，所述定位夾具(3)設(shè)置在所述轉(zhuǎn)臺(tái)(4)上； 用于與所述銷孔定位配合的定位銷(I)，所述定位銷(I)可拆卸地設(shè)置在所述轉(zhuǎn)臺(tái)(4)上。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的活塞銷孔強(qiáng)化處理方法，其特征在于，所述步驟4)具體為: 首先將所述定位銷(I)從所述轉(zhuǎn)臺(tái)(4)上拆下，并從所述銷孔拔出，然后利用所述轉(zhuǎn)臺(tái)(4)驅(qū)動(dòng)所述活塞(2)繞所述銷孔的軸線方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并利用重熔槍沿所述銷孔的軸向移動(dòng)對(duì)所述銷孔的表面進(jìn)行重熔硬化處理。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的活塞銷孔強(qiáng)化處理方法，其特征在于，所述步驟4)具體對(duì)所述銷孔表面的應(yīng)力集中區(qū)域進(jìn)行重熔硬化處理。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的活塞銷孔強(qiáng)化處理方法，其特征在于，所述重熔槍為等離子槍，該等離子槍的噴嘴直徑為，所述噴嘴與所述銷孔表面距離為2.，所述噴嘴噴出的等離子束的主弧電流不大于100A。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的活塞銷孔強(qiáng)化處理方法，其特征在于，所述活塞(2)轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度為 700mm/min-900mm/min。10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的活塞銷孔強(qiáng)化處理方法，其特征在于，所述步驟5)之后還包括步驟6): 對(duì)重熔后的所述活塞(2)精加工，使所述銷孔表面的重熔層深度為2mm-3mm。
【文檔編號(hào)】C21D1/09GK106048188SQ201610688314
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年8月18日
【發(fā)明人】楊志勇, 王奕澍, 巢濤, 肖新安
【申請(qǐng)人】湖南江濱機(jī)器（集團(tuán)）有限責(zé)任公司