專利名稱：一種具有陶瓷膜保護層的新型活塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到活塞，特別是一種經(jīng)微弧氧化處理具有陶瓷膜保護層 的新型內(nèi)燃機活塞。
背景技術(shù)：
活塞是內(nèi)燃機中工作條件最嚴(yán)酷的零件。以柴油機活塞為例，其結(jié)構(gòu)包 括活塞頂面、活塞燃燒室、活塞頭部、活塞環(huán)槽、活塞裙部。活塞頂部直接 與高溫燃?xì)饨佑|，活塞頂部的溫度很高，各部分溫差很大，柴油機活塞頂部 常設(shè)置有凹坑狀燃燒室，以使頂部實際受熱面積加大。由于熱負(fù)荷更加嚴(yán)重， 高溫必然會引起活塞材料的強度下降，活塞的熱膨脹量增加，破壞活塞與汽 缸壁的正常間隙。在活塞頭部外圓面通常設(shè)計有三道環(huán)槽，(離頂部最近的為 第一道環(huán)槽，以下類推)，第一、二道環(huán)槽為氣環(huán)槽、將活塞環(huán)裝在環(huán)槽中， 主要起密封作用，防止高溫燃?xì)飧Z出，其另一作用是將活塞頭部的熱量通過 活塞環(huán)傳給缸套導(dǎo)出。第三道環(huán)槽為油環(huán)槽，油環(huán)裝在環(huán)槽中起刮油作用， 使氣缸壁面的潤滑油分布均勻，并避免多余的潤滑油竄入燃燒室，造成積炭 和增大潤滑油消耗量。另外，由于冷熱不均勻所產(chǎn)生的熱應(yīng)力容易使活塞頂 部出現(xiàn)疲勞熱裂現(xiàn)象，所以要求活塞應(yīng)有足夠的耐熱性和良好的導(dǎo)熱性。近 年來，隨著柴油機輸出功率的提高，活塞承受的熱應(yīng)力與機械應(yīng)力也相應(yīng)上 升，從而導(dǎo)致活塞頂燃燒室周壁的熱裂而成為鋁活塞面臨的棘手問題。為了 減少頂部燃燒室在高溫高壓的作用下出現(xiàn)的熔融、開裂，多采用高溫強度好 的材料，或燃燒室邊緣鑲?cè)Y(jié)構(gòu)，但是成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝性差。為 了使環(huán)槽耐磨， 一般在第一、二道環(huán)槽鑲奧氏體含鎳鑄鐵圈，但存在著鑄造 工藝較復(fù)雜，且鎳合金成本近年呈巨升趨勢，還容易出現(xiàn)鑄鐵與鋁的結(jié)合力 不足導(dǎo)致掉圈現(xiàn)象。為了提高活塞的使用壽命， 一般對其進行表面處理，如 活塞頂部采用硬質(zhì)陽極氧化，以提高活塞頂部的硬度和耐熱性，但硬質(zhì)陽極 氧化處理后的活塞表面較粗糙，抗腐蝕性能較差，活塞在高溫、高壓下出現(xiàn)
的熱裂點蝕失效還是難以抑制。在活塞環(huán)槽表面采用鍍鉻、鍍鎳、鍍錫等熱 處理，以提高其硬度和耐磨性，但存在污染環(huán)境、危害人體健康等不利因素。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種能夠降低鑄造成本，提高工藝出品率， 降低機油、燃油消耗，提高內(nèi)燃機動力性、經(jīng)濟性、耐久性的發(fā)動機活塞。
為實現(xiàn)本實用新型的目的，本實用新型采取了以下技術(shù)解決方案 一種 具有陶瓷膜保護層的新型活塞，在活塞頂面、燃燒室表面、活塞第一、二道 環(huán)槽表面附有一層經(jīng)微弧氧化也就是微等離子氧化處理的陶瓷膜層?；钊h(huán) 槽的陶瓷膜層取代了原來鑲于活塞環(huán)槽的奧氏體鑄鐵鑲?cè)ΑＳ捎谶@種經(jīng)微弧 氧化處理而獲得的活塞表面膜層，不象硬質(zhì)陽極氧化形成的膜層產(chǎn)生大量的 貫通孔隙，而產(chǎn)生的是盲孔，可以阻止各種腐蝕介質(zhì)進入基體，提高了膜層 的抗腐蝕性能。這種經(jīng)微弧氧化處理而獲得的活塞表面膜層是原位生長的， 因而抗高溫氧化、抗熱沖擊效果顯著，因此經(jīng)微弧氧化處理的活塞耐高溫性 能優(yōu)于硬質(zhì)陽極氧化處理的活塞。
本實用新型取得的技術(shù)效果是具有這種經(jīng)微弧氧化處理的新型活塞， 能更好的提高活塞頂部的抗熱裂性能，同時提高環(huán)槽抗腐蝕磨損和抗沖擊磨 損的能力；其鑄造工藝性好，機加工成本低，發(fā)動機運行中機油、燃油消耗
低、大大提高了產(chǎn)品壽命；使用可靠、經(jīng)濟、環(huán)保；特別適用于高功率、大
馬力發(fā)動機。 圖面說明


圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)主視圖的剖面圖。
圖2為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)俯視圖。 圖3為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)左視圖的剖面圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖給出的具體實施例對本實用新型作進一步描述。 參見
圖1至圖3， 一種具有陶瓷膜保護層的新型活塞，由活塞頭部5、活 塞裙部4、活塞燃燒室2、活塞頂面1構(gòu)成，在活塞頭部5的外圓面設(shè)有三道 活塞環(huán)槽3-l、 3-2， 3-3，在活塞頂面l、活塞燃燒室2的表面、活塞第一、 二道氣環(huán)槽3-l、 3-2表面附有一層經(jīng)微等離子氧化(即微弧氧化)的陶瓷膜 層，該陶瓷膜層是經(jīng)過微等離子陶瓷化處理后形成的，陶瓷膜層厚度o =0.030 士0.02mm。本實用新型的活塞用重力鑄造鋁合金制成，其制造的技術(shù)要求是:
1、 材質(zhì)
ZL雨、ZL109、 JGS131、 JGS132、 JGS133
2、 金相組織應(yīng)符合Q/JG519-2004。
3、 熱處理硬度110-140HB，同一活塞硬度差不大于IOHB。
4、 常溫抗拉強度不低于200MPa。
5、 高溫抗拉強度不低于78 MPa。
6、 活塞體積穩(wěn)定性《0.030%。
7、 未注明鑄造圓角半徑為《3，拔模角《3° 。
8、 同一臺發(fā)動機活塞的質(zhì)量差不大于8g。
9、 標(biāo)識按《活塞產(chǎn)品標(biāo)識規(guī)范》GF-06-02執(zhí)行。
10、 其余按GB/T1148-1993執(zhí)行。
權(quán)利要求1、一種具有陶瓷膜保護層的新型活塞，結(jié)構(gòu)中包括活塞頂面、活塞燃燒室、活塞頭部、活塞環(huán)槽、活塞裙部，其特征在于活塞燃燒室(2)的表面及活塞頂面(1)的表面、第一、二道氣環(huán)槽(3-1)、(3-2)的表面附有一層經(jīng)微弧氧化的陶瓷膜層。
2、 按權(quán)利要求1所述的具有陶瓷膜保護層的新型活塞，其特征在于所說 的陶瓷膜層厚度o 二0.030士0.02mm。
專利摘要本實用新型涉及一種具有陶瓷膜保護層的新型活塞，其結(jié)構(gòu)中包括活塞裙部、活塞頭部、活塞頂面、活塞環(huán)槽，活塞燃燒室，其特點是在活塞的頂面、燃燒室及第一、二道氣環(huán)槽表面附有一層陶瓷膜層。該陶瓷膜層是經(jīng)過微弧氧化處理后形成的，提高了活塞的耐高溫強度、耐磨性。本實用新型具有以下優(yōu)點其結(jié)構(gòu)合理，有效地提高鑄造質(zhì)量和機加工成品率，機油、燃油耗顯著下降，提高了大功率內(nèi)燃機的動力性和經(jīng)濟性。
文檔編號F02F3/10GK201068822SQ20072010226
公開日2008年6月4日 申請日期2007年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月17日
發(fā)明者劉立明, 張慶昕, 李雪芹, 王季明, 邊光明 申請人:石家莊金剛內(nèi)燃機零部件集團有限公司