專利名稱：內(nèi)燃機磨擦副免磨合四組合件的制造工藝的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機用磨擦副組合件的制造工藝，尤其是涉及一種用于內(nèi)燃機上免磨合的磨擦副四種零部件的制造工藝。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)普遍采用的內(nèi)燃機磨擦副四種零部件——汽缸套、活塞、活塞環(huán)、活塞銷，均為各柴油機制造廠根據(jù)自身設計需要，分項采購所需要的零部件，然后在整機流水制造過程中加以裝配；但這四種零部件裝配在內(nèi)燃機后，在各種車輛上初次或大修后使用時，必須經(jīng)過磨合期的磨合后，才能發(fā)揮最佳的載重量和行駛速度，而磨合期階段的載重和行駛速度均不能達到正常，所以磨合期的存在，耗費大量的燃油，浪費時間精力，提高運營成本，各柴油機制造廠根據(jù)自身的經(jīng)濟及技術(shù)狀況，也有的在向零部件配套廠采購以上零部件時，不同程度地采用了一些高新工藝的產(chǎn)品，這些單一零部件的高新工藝分別是汽缸套采用輝光等離子強化合金、激光淬火、表面磷化、NP涂層、HTC耐磨涂層、表面鍍鉻、表面鐵模覆砂、滲硫等；活塞采用陽極氧化、表面微弧氧化陶瓷化、表面鍍覆鎳磷、表面鍍錫、表面噴涂石墨等；活塞環(huán)采用氮化、滲陶瓷、噴鉬、特性晰磨、CKS復合電鍍等；活塞銷采用稀土滲碳等；以上這些高新技術(shù)的實際應用，解決了一些單體性的問題，但至今尚沒有制造廠家將各種零部件高新工藝產(chǎn)品系統(tǒng)結(jié)合使用，更沒有將這些配用產(chǎn)品所使用的各種高新工藝根據(jù)內(nèi)燃機制造的高標準要求，對它們進行創(chuàng)造性的改進，使它們發(fā)揮更大的集合效應，使這四個零部件裝配后，不經(jīng)磨合期直接正常使用的，絕大部分都是在其中的一個或幾個部件上單獨采用某一種或幾種上述的高新工藝，還有的為了迎合激烈的市場價格競爭的要求不采用上述工藝的。
但是因為各種零部件所使用的高新工藝大多為各零部件制造廠單獨開發(fā)應用，柴油機整機制造廠多為被動選擇應用還是不應用，這樣就造成各種零部件基本上應用高新技術(shù)只解決自身產(chǎn)品所面臨的一些市場間題，而沒有做到幾種零部件匹配統(tǒng)一協(xié)調(diào)采用何種技術(shù)最能發(fā)揮集合功效，所以實際應用效果大打折扣，更重要的是由于各配套零部件供應商采用的工藝手段各異，幾種零部件集合匹配所需要改進何種高新工藝以期達到更佳效果更是難上加難，故而目前柴油機整機制造廠全部只是比較被動地檢測一些配套零部件的材質(zhì)、幾何精度、硬度等表象的東西，對于組配起來的內(nèi)燃機磨擦副組合件需要改進哪一部件的工藝或技術(shù)只能與配套部件廠要求或協(xié)商，這對新技術(shù)的改進與推廣應用極為不利，所以現(xiàn)行技術(shù)的內(nèi)燃機磨擦副組合均達不到免去初始磨合期的功效。
綜合以上原因，目前國內(nèi)所生產(chǎn)的柴油動力，匹配整車后，正常工作的前期均需經(jīng)過一段時間的磨合期，浪費了巨大的能源，也生成了巨大的原本不必要的環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明提供內(nèi)燃機磨擦副免磨合四組合件的制造工藝，其目的是解決傳統(tǒng)的內(nèi)燃機磨擦副四組件沒有將各種零部件高新工藝產(chǎn)品系統(tǒng)結(jié)合應用，裝配到內(nèi)燃機上后，開始使用時必須經(jīng)過磨合期磨合后才能正常使用，提高了成本，浪費能源、時間和污染環(huán)境的問題。
2、技術(shù)方案本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種內(nèi)燃機磨擦副免磨合四組合件的制造工藝，其特征在于該免磨合四組合件包括汽缸套、活塞、活塞環(huán)、活塞銷，它們的制造工藝分別按下述步驟進行a、汽缸套處理步驟①在汽缸套內(nèi)預留0.03mm～0.04mm的加工余量；②對汽缸套進行交叉或螺旋激光淬火處理，汽缸套經(jīng)激光淬火處理后，淬火硬度≥HV750，深度≥0.12mm，寬度≥2.5mm，激光帶的深度為0.12mm～0.20mm；③對汽缸套進行精細的內(nèi)孔珩磨處理；經(jīng)上述處理后即得本發(fā)明汽缸套；b、活塞處理步驟
對活塞裙部進行噴涂石墨的處理，改善活塞的初期磨合性能和冷起動的抗拉缸性能，處理后即得本發(fā)明噴涂石墨活塞；c、活塞環(huán)處理步驟將活塞環(huán)在低于300℃工作條件下，采用低溫等離子化學氣相沉積技術(shù)，活塞環(huán)表面生長出一層30～50um的能發(fā)生雙間擴散的微晶體與網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)并存的金屬一陶瓷復合搏膜，處理后即得本發(fā)明滲浸陶瓷活塞環(huán)；d、活塞銷處理步驟對活塞銷進行稀土滲碳處理，處理后即得本發(fā)明稀土滲碳活塞銷；經(jīng)上上述對四零部件進行處理后即得本發(fā)明免磨合四組合件。
上述激光淬火汽缸套，配用表面噴涂石墨活塞、滲浸陶瓷活塞環(huán)、稀土滲碳活塞銷組配時，其配缸間隙0.12≥間隙≥0.07mm，配缸活塞重量差≤10g。
3、優(yōu)點及效果通過本發(fā)明技術(shù)方案的實施，能夠很好地解決傳統(tǒng)的內(nèi)燃機磨擦副四組件沒有將各種零部件高新工藝產(chǎn)品系統(tǒng)結(jié)合應用，裝配到內(nèi)燃機上后，開始使用時必須經(jīng)過磨合期磨合后才能正常使用，提高了成本，浪費能源、時間和污染環(huán)境的問題。本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、節(jié)能性、經(jīng)濟性顯著本發(fā)明組件無需進行初期磨合，節(jié)省了初期磨合所需的燃油消耗，節(jié)省了大量的磨合作業(yè)時間、精力，提高了作業(yè)效率，更有利于把握稍縱即逝的商機；按每臺柴油車輛磨合期1500～2000公里計算；中重型卡車每百公里燃油耗25L，3.60元/L計算，將節(jié)省磨合所需燃油費用1350元-1800元；輕型卡車，農(nóng)用運輸車每百公里燃油耗11L，3.60元/L計算，將節(jié)省磨合所需燃油費用600元～790元；按2003年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，全國民用車輛保有量，載貨汽車、農(nóng)用運輸車、大中型拖拉機總計為2134.9萬輛，不含載客汽車、摩托車、小型拖拉機，如果每輛節(jié)省初始磨合燃油按最低數(shù)600元，每輛車每年維修一次更換一次磨擦副組合件，每年將節(jié)省能源價值128億元；如果按節(jié)省能源的平均價值計算[(1350+1800+600+790)÷4＝1135]，價值高達242.3億元，按每噸0.4萬元計算，折合成品燃油為320～605萬噸；按各種統(tǒng)計資料及預測資料分析，到2015～2020年間上述車種在我國國內(nèi)的總保有量將達到6000萬臺左石，屆時如果采用本發(fā)明組件每年將節(jié)省能源900～1700萬噸，總價值360億～680億元，由此而減少的污染而生成的環(huán)保效益不可估量。
2、對國家整體可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略意義重大，在全球能源日趨緊張、部分能源面臨枯竭，世界各國爭奪能源十分激烈的今天，本發(fā)明對國家長遠可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略顯得尤為重要；3、環(huán)保性能明顯，由于采用了多種高新技術(shù)，發(fā)揮其集合應用功效，環(huán)保效果也很顯著，降低尾氣排放的CO、CH、NOX含量40％；降低發(fā)動機排溫15～35℃。減少大氣溫室效應；4、使用及配付十分方便，本發(fā)明精心測量組配，只要使用者對應型號相同，既可直接裝機使用，不必再為各部件的型號是否對應，匹配間隙是否合理擔心，使用方便、快捷。
5、本發(fā)明激光淬火處理汽缸套將缸套的基本組織從珠光體加片狀石墨轉(zhuǎn)化為細針狀馬氏體及未溶石墨，提高了磨損過程中的金屬塑性變形抗力和斷裂強度，從而提高耐磨性，而未經(jīng)處理的缸套內(nèi)表面具有良好的儲油特性構(gòu)成第二磨擦面，從而改善磨擦面的潤滑條件，達到了提高耐磨性，激光淬火處理缸套一般比普通缸套提高耐磨性25％～30％；進而提高了缸套的使用壽命，一般缸套的使用壽命是5000小時左右，而經(jīng)過激光處理的缸套的壽命一般可達到10000～12000小時；同時具有優(yōu)越的抗拉缸性能和配付性能，可使所配付的活塞環(huán)使用壽命提高30％～45％以上；由于激光淬火處理前缸套采用了磷化處理工藝，因此使缸套具有很好的抗穴蝕能力；由于采用交叉或螺旋激光淬火處理網(wǎng)絡還可長期保持缸套內(nèi)孔使用過程中磨損量均勻，發(fā)動機壓縮比穩(wěn)定，進而相應減少油耗，達到節(jié)能目的。本發(fā)明的工藝既克服了成品缸套淬火后激光帶的凸起，又保證了缸套的精度，大大減少加工廢品率，降低了成本。所以本發(fā)明工藝生產(chǎn)的激光缸套可以配付任何材質(zhì)的活塞環(huán)，延長了活塞環(huán)的使用壽命，并極大縮短了初期磨合時間。
6、本發(fā)明的噴涂石墨活塞，既可改善活塞的初期磨合性能和冷起動的抗拉缸性能，又可起到良好的減磨作用，降低活塞與汽缸間的磨擦功，進一步提高了發(fā)動機的整體性能，節(jié)省燃料，降排放指標，延長整機使用壽命。
7、本發(fā)明的滲浸陶瓷活塞環(huán)，其基本及表面不變形，常溫下導熱性能提高42％并隨溫度增加，減少活塞球受熱變形，提高環(huán)的密封性，改善發(fā)動機早期竄氣、竄油現(xiàn)象，對CO、HC、NO化合物具有催化反應作用，減少了有害氣體生成，符合環(huán)保要求，在提高基體表面硬度、韌性、耐磨性的同時，實現(xiàn)了環(huán)與缸套使用壽命的同步延長；同時滲浸陶瓷活塞環(huán)可以改善發(fā)動機的熱傳導性，降低發(fā)動機排溫15～35℃，降低燃油與機油消耗，達到節(jié)能的目的，減少磨損提高發(fā)動機使用壽命，使抗拉缸性能增強等。
8、本發(fā)明的稀土滲碳活塞銷比普通JB/T8118-1997標準活塞銷耐磨性提高30％，彎曲疲勞強度提高30％～47％，沖擊韌性提高20％。采用稀土滲碳活塞銷可以提高內(nèi)燃機磨擦副組件的整體特性，它不直接作用磨擦副的磨擦功。
具體實施例方式本發(fā)明內(nèi)燃機磨擦副免磨合四組合件，該免磨合四組合件包括汽缸套、活塞、活塞環(huán)、活塞銷，它們的制造工藝分別按下述步驟進行a、汽缸套處理步驟①將原來的制成品加工改為半成品加工，在激光處理之前汽缸套內(nèi)預留0.03mm到0.04mm的加工余量；②對汽缸套利用高能量密度的激光光束對已加工制成的成品汽缸套進行高速加熱掃描，通過金屬的自導傳熱、實現(xiàn)快速急劇冷卻，以獲得自冷淬火的超細化晶粒，將汽缸套的基本組織從珠光體加片狀石墨轉(zhuǎn)化為細針狀馬氏體及末溶石墨，提高了磨損過程中的金屬塑性變形抗力和斷裂強度，從而提高耐磨性，進行交叉或螺旋激光淬火處理后，淬火硬度≥HV750，深度≥0.12mm，寬度≥2.5mm，激光帶的深度為0.12mm～0.20mm；③激光處理過后，再進行精細的內(nèi)孔珩磨處理這樣既克服了成品汽缸套淬火后激光帶的凸起，又保證了缸套的精度，大大減少加工廢品率，降低了成本。所以我公司標準生產(chǎn)的激光汽缸套可以配付任何材質(zhì)的活塞環(huán)，延長了活塞環(huán)的使用壽命，并極大縮短了初期磨合時間；經(jīng)上述處理后即得本發(fā)明汽缸套；b、活塞處理步驟
對活塞裙部進行噴涂石墨的處理，處理后即得本發(fā)明噴涂石墨活塞，石墨具有良好的潤滑特性，抗壓強度高，耐高溫氧化，還具有良好的導熱性，熱穩(wěn)定性，腐蝕性和較低的磨擦系數(shù)，一般為0.11，因此，活塞裙部噴涂石墨后，既可改善活塞的初期磨合性能和冷起動的抗拉缸性能，又可起到良好的減磨作用，降低活塞與汽缸間的磨擦功，進一步提高了發(fā)動機的整體性能，節(jié)省燃料，降排放指標，延長整機使用壽命，c、活塞環(huán)處理步驟將活塞環(huán)在低于300℃工作條件下，采用低溫等離子化學氣相沉積技術(shù)，活塞環(huán)表面生長出一層30～50um的能發(fā)生雙間擴散的微晶體與網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)并存的金屬一陶瓷復合搏膜，處理后即得本發(fā)明滲浸陶瓷活塞環(huán)；d、活塞銷處理步驟對活塞銷進行稀土滲碳處理，處理后即得本發(fā)明稀土滲碳活塞銷；經(jīng)上上述對四零部件進行處理后即得本發(fā)明免磨合四組合件。
上述工藝加工制造的激光淬火汽缸套，配用表面噴涂石墨活塞、滲浸陶瓷活塞環(huán)、稀土滲碳活塞銷組配時，其配缸間隙0.12≥間隙≥0.07mm，配缸活塞重量差≤10g；活塞環(huán)亦可用噴鉬環(huán)，潤滑性能好于滲浸陶瓷環(huán)，尾氣排放、面硬度指標差于滲浸陶瓷環(huán)，活塞銷；也可用普通JB/T8118-1997標準活塞銷，而傳統(tǒng)四組合件組配時，配缸間隙只為0.07≥間隙≥0.03mm，采用本發(fā)明的配缸間隙裝配后，用標重為1噸～1.5噸的新車做實驗，在不經(jīng)過磨合的情況下，可以載重達到10噸正常行駛。
經(jīng)過發(fā)明人七個月時間，選擇不同類型的車種進行實裝試驗，裝配按本發(fā)明工藝方法生產(chǎn)的內(nèi)燃機磨擦副免磨合組合件，在運行初期均不進行磨合而直接作業(yè)，工作情況均很良好。最長時間已經(jīng)運行一年多時間，經(jīng)過我們的跟蹤調(diào)查證明工作狀態(tài)一切正常。
本發(fā)明采用的實驗辦法如下選擇需要維修內(nèi)燃機磨擦副的不同車種，車種包括重、中型載貨汽車、輕型載貨汽車、四輪農(nóng)用運輸車、三輪農(nóng)用運輸車、大中型輪式拖拉機，維修時裝配本發(fā)明組件，不經(jīng)過磨合期直接工作；
載重質(zhì)量載貨汽車、四輪農(nóng)用運輸車為車輛標準載貨質(zhì)量的2倍；三輪農(nóng)用運輸車大中型輪式拖拉機等其它車輛為車輛標準載貨質(zhì)量的2～4倍；運行速度；車輛正常工作情況下所能達到或應該保持的正常速度。
作業(yè)環(huán)境1、正常氣候狀態(tài)下；2、北高寒氣候狀態(tài)下，3月開始試驗；3、原路況正常，山區(qū)路況起伏不平狀態(tài)下；車輛整體狀況對車輛其它相關部件進行全面檢修并對有問題的部件進行相應的調(diào)試或更換，相關部件是指連桿、連桿螺栓、噴油嘴、噴油器、缸墊、機體、缸蓋螺栓、卡簧、進氣歧管、三濾、氣門、氣門導管、氣門挺柱、曲軸、氣門油封、潤滑油、燃油、冷卻液。裝配環(huán)境及要求室內(nèi)，禁露天裝配、更換三濾，使用CD級潤滑油，徹底清理整機遞氣系統(tǒng)。裝配技術(shù)要求專業(yè)有維修資質(zhì)證書的維修人員，使用專用工具按技術(shù)標準要求實施。
實驗結(jié)果是均達到無需磨合而直接作業(yè)，效果良好。
其它結(jié)果單獨采用某一種或某幾種以上高新工藝產(chǎn)品的配組部件的產(chǎn)品，實驗效果均失?。皇褂迷に嚰す獯慊鸶滋?，其它配組部件均采用了上述高新工藝產(chǎn)品，實驗結(jié)果也是失敗，只有采用了本發(fā)明工藝加工后的激光淬火缸套，并配以其它高新工藝配組部件的實驗產(chǎn)品取得了實驗成功。
失敗表現(xiàn)在采用上述同等實驗辦法的情況下失敗表現(xiàn)為1、運行期間發(fā)動機嚴重高溫；2、發(fā)動機汽缸早期磨損嚴重；3、竄氣、竄機油現(xiàn)象嚴重；4、發(fā)動機作業(yè)功率突失；5、發(fā)動機汽缸早衰；6、發(fā)動機尾氣排放噴黑煙嚴重。
下述為發(fā)明人所做跟蹤實驗調(diào)查記錄車輛類型輕型載貨汽車，標準載重質(zhì)量1.5T柴油機型號云南內(nèi)燃機廠4100柴油機車輛牌號遼AR3120車主姓名；劉麗、駕駛員李寶林實驗時間；2004年4月20日裝革質(zhì)量；2.5T～4.5T裝載物質(zhì)汽車配件、建筑材料、油料、常用品等。
遠行速度；60～90KM/小時運行區(qū)間遼寧、吉林、山東、內(nèi)蒙古、黑龍江、河北作業(yè)環(huán)境平原、山區(qū)、包括鄉(xiāng)間砂石路、土路車輛整體狀況裝前檢查各部件、更換三濾、潤滑油、清洗逆氣系統(tǒng)。裝配環(huán)境室內(nèi)，無揚沙粉塵。
跟蹤調(diào)查2004年4月20日裝配初期，未經(jīng)磨合直接裝載2.5T貨物運行，以60～80公里/小時的速度區(qū)間作業(yè)，經(jīng)過一個多月后，檢視發(fā)動機運行情況結(jié)果正常。期間該車輛跑遠途運輸分別到過遼寧朝陽山區(qū)、本溪山區(qū)、寬甸山區(qū)及鄉(xiāng)間砂石土路，還到過哈爾濱，全程高速公路以平均80公里/小時的速度，載重2.8噸貨物，運行正常，末發(fā)現(xiàn)高溫、竄氣、竄油等不良反映；2004年6～8月期間，更換一次潤滑油、更換一次空氣濾清器、柴油濾清器、機油濾清器，之后繼續(xù)以常態(tài)運行正常；2004年11月期間再次更換潤滑油、繼續(xù)以常態(tài)運營，之后按發(fā)動機使用要求定期，定程保養(yǎng)，至今運行良好，期間未再修埋發(fā)動機汽缸。全部跟蹤期間，分別在運行到2000公里，5000公里時兩次更換潤滑油，在運行到2000公里時更換一次三濾，之后按柴油機使用說明進行定期、定程保養(yǎng)。2004年11月以后解除跟蹤測試，之后于2005年1月，2005年3月兩次詢問運行情況，反映良好。
經(jīng)本發(fā)明工藝方法制造的內(nèi)燃機磨擦副免磨合四組合件達到了免去磨合期的效果，大量節(jié)省了車輛的運行成本，節(jié)約了能源、時間，減少了對環(huán)境的污染。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機磨擦副免磨合四組合件的制造工藝，其特征在于該免磨合四組合件包括汽缸套、活塞、活塞環(huán)、活塞銷，它們的制造工藝分別按下述步驟進行a、汽缸套處理步驟①在汽缸套內(nèi)預留0.03mm～0.04mm的加工余量；②對汽缸套進行交叉或螺旋激光淬火處理，汽缸套經(jīng)激光淬火處理后，淬火硬度≥HV750，深度≥0.12mm，寬度≥2.5mm，激光帶的深度為0.12mm～0.20mm③對汽缸套進行精細的內(nèi)孔珩磨處理；經(jīng)上述處理后即得本發(fā)明汽缸套；b、活塞處理步驟對活塞裙部進行噴涂石墨的處理，改善活塞的初期磨合性能和冷起動的抗拉缸性能，處理后即得本發(fā)明噴涂石墨活塞；c、活塞環(huán)處理步驟將活塞環(huán)在低于300℃工作條件下，采用低溫等離子化學氣相沉積技術(shù)，活塞環(huán)表面生長出一層30～50um的能發(fā)生雙間擴散的微晶體與網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)并存的金屬—陶瓷復合搏膜，處理后即得本發(fā)明滲浸陶瓷活塞環(huán)；d、活塞銷處理步驟對活塞銷進行稀土滲碳處理，處理后即得本發(fā)明稀土滲碳活塞銷；經(jīng)上上述對四零部件進行處理后即得本發(fā)明免磨合四組合件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的內(nèi)燃機磨擦副免磨合四組合件的制造工藝，其特征在于上述激光淬火汽缸套，配用表面噴涂石墨活塞、滲浸陶瓷活塞環(huán)、稀土滲碳活塞銷組配時，其配缸間隙0.12≥間隙≥0.07mm，配缸活塞重量差≤10g。
全文摘要
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機磨擦副免磨合四組合件的制造工藝，其制造工藝如下a.汽缸套處理步驟①在汽缸套內(nèi)預留0.03mm～0.04mm的加工余量；②汽缸套進行交叉或螺旋激光淬火處理，汽缸套經(jīng)激光淬火處理后，淬火硬度≥HV750，深度≥0.12mm，寬度≥2.5mm，激光帶的深度為0.12mm～0.20mm；③對汽缸套進行精細的內(nèi)孔珩磨處理；b.活塞處理步驟對活塞裙部進行噴涂石墨的處理；c.活塞環(huán)處理步驟將活塞環(huán)在低于300℃工作條件下，采用低溫等離子化學氣相沉積技術(shù)，活塞環(huán)表面生長出一層30～50um的能發(fā)生雙間擴散的微晶體與網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)并存的金屬—陶瓷復合搏膜；d.活塞銷處理步驟對活塞銷進行稀土滲碳處理；即得免磨合四組合件。
文檔編號F02F3/00GK1719017SQ20051004672
公開日2006年1月11日 申請日期2005年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月22日
發(fā)明者郭少卿 申請人:郭少卿