一種抗磨損、抗膠合的活塞銷(xiāo)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及活塞銷(xiāo)。
【背景技術(shù)】
[0002]活塞銷(xiāo)是發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸總成的一個(gè)關(guān)鍵連接件。在發(fā)動(dòng)機(jī)的使用過(guò)程中，常經(jīng)歷工作中的潤(rùn)滑不良的問(wèn)題，這時(shí)不時(shí)地會(huì)造成邊界接觸的工作狀態(tài)，甚至局部的工作熱點(diǎn)，因而引發(fā)銷(xiāo)或相配合零件的磨損甚至膠合。近些年發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)進(jìn)展，使活塞銷(xiāo)面上所承受的接觸壓力壓越來(lái)越高，在使用中對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以及運(yùn)動(dòng)摩擦副都有更高的要求，這包括抗磨損性和抗膠合能力。
[0003]在以上的技術(shù)發(fā)展要求之外，近些年發(fā)動(dòng)機(jī)及設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)廠家對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能減排有更為苛刻的要求。環(huán)保的要求驅(qū)使發(fā)動(dòng)機(jī)廠家開(kāi)發(fā)更高效率的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品，摩擦功耗的降低，成為新發(fā)動(dòng)機(jī)中越來(lái)越重要的考慮因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種抗磨損、抗膠合以及低摩擦系數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞銷(xiāo)。本發(fā)明的目的還在于，提供一種抗磨損、抗膠合以及低摩擦系數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞銷(xiāo)的制造方法。
[0005]本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]一種抗磨損、抗膠合的活塞銷(xiāo)，包括一活塞銷(xiāo)主體，其特征在于，所述活塞銷(xiāo)主體的外壁上均勻涂覆有一聚合物涂層，所述聚合物涂層包括由聚酰胺樹(shù)脂和/或者聚酰亞胺樹(shù)脂制成的基層；
[0007]為了對(duì)于所述聚合物涂層進(jìn)行改性，所述基層內(nèi)摻有功能性材料，所述功能性材料包括用以提高所述活塞銷(xiāo)主體潤(rùn)滑性的固體潤(rùn)滑材料，所述固體潤(rùn)滑材料可以是包括石墨、氟化石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯中的至少一種潤(rùn)滑材料。為了提高聚合物涂層的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在基層材料中還添加有一定量的金屬微顆粒。該金屬微顆?？赡苁倾~，鋁，鋅等金屬材料中的至少一種。該涂層具有優(yōu)越的摩擦學(xué)特性和承載能力。
[0008]本發(fā)明在傳統(tǒng)活塞銷(xiāo)主體的外壁增設(shè)有一聚合物涂層，相對(duì)于傳統(tǒng)活塞銷(xiāo)有更好的邊界潤(rùn)滑生存能力，間隙性缺油狀態(tài)時(shí)的低摩擦系數(shù)，從而提高抗磨損和抗膠合的能力。聚酰亞胺樹(shù)脂耐高溫，熱分解溫度達(dá)600°C，具有優(yōu)良的機(jī)械性能，沖擊強(qiáng)度高達(dá)261KJ/m2。聚酰胺樹(shù)脂具有無(wú)毒、質(zhì)輕、優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性及較好的耐腐蝕性。此外，本發(fā)明在樹(shù)脂制成的基層中添加有降低摩擦系數(shù)的潤(rùn)滑材料，為了提供聚合物涂層的承載和抗疲勞能力加以保證。涂層基體中加入的硬質(zhì)金屬微顆粒，離散地分布在基體。
[0009]所述聚合物涂層的厚度很薄，不大于0.05毫米。所以能有效地保證活塞銷(xiāo)的外部尺寸精度。在對(duì)于活塞銷(xiāo)主體進(jìn)行活化處理后，可以保證聚合物涂層與活塞銷(xiāo)主體的足夠的粘合力。所述聚合物涂層的厚度不低于0.005毫米。
[0010]所述基層內(nèi)還摻有金屬微顆粒，所述金屬微顆粒是銅，鋁、鋅微顆粒中的至少一種。
[0011]本發(fā)明在聚合物涂層內(nèi)設(shè)有金屬微顆粒，從而有效的提高聚合物涂層的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以及承載和抗疲勞能力。銅、鋁、鋅具有一定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，對(duì)于該金屬微顆粒比例的控制，可以有效地控制其與摩擦副材料的相匹配性。
[0012]所述金屬微顆粒優(yōu)選為0.5微米?5微米。
[0013]所述聚合物涂層中按重量百分比既包括如下含量:60-90%聚酰胺樹(shù)脂、5-35%固體潤(rùn)滑材料、5-25%金屬微顆粒。也可以是，所述聚合物涂層中按重量百分比既包括如下含量:60-90 %聚酰亞胺樹(shù)脂、5-35 %固體潤(rùn)滑材料、5-25 %金屬微顆粒。
[0014]所述活塞銷(xiāo)主體是一合金鋼制成的活塞銷(xiāo)主體。
[0015]所述活塞銷(xiāo)主體呈一設(shè)有通孔的圓柱，所述通孔的中心軸線(xiàn)與所述圓柱的中心軸線(xiàn)處于同一直線(xiàn)上。
[0016]所述聚合物涂層位于所述圓柱的外壁上?；钊N(xiāo)主體的工作面為外壁。通過(guò)單工作面的涂覆所述聚合物涂層有助于節(jié)約成本。
[0017]所述通孔呈圓柱型、對(duì)稱(chēng)圓錐體、圓柱與圓錐的復(fù)合結(jié)構(gòu)三個(gè)結(jié)構(gòu)中的任意一個(gè)結(jié)構(gòu)。
[0018]所述通孔由兩個(gè)鏡像對(duì)稱(chēng)的圓錐體型結(jié)構(gòu)構(gòu)成時(shí)，所述圓錐體型結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)面為所述活塞銷(xiāo)主體的對(duì)稱(chēng)面，所述對(duì)稱(chēng)面垂直于所述直線(xiàn)；所述活塞銷(xiāo)主體的壁厚在所述直線(xiàn)方向上從內(nèi)至外依次遞減。從而保證活塞銷(xiāo)主體的強(qiáng)度。
[0019]所述通孔由一圓柱型結(jié)構(gòu)、兩個(gè)鏡像對(duì)稱(chēng)的圓錐體型結(jié)構(gòu)構(gòu)成時(shí)，所述圓柱型結(jié)構(gòu)位于兩個(gè)所述圓錐體型結(jié)構(gòu)的中央，所述圓錐體型結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)面為所述活塞銷(xiāo)主體的對(duì)稱(chēng)面，所述對(duì)稱(chēng)面垂直于所述直線(xiàn)；
[0020]所述活塞銷(xiāo)主體的壁厚在所述直線(xiàn)方向上從內(nèi)向外相等或依次遞減。
[0021]一種抗磨損、抗膠合的活塞銷(xiāo)的制造方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0022]步驟一:制造活塞銷(xiāo)主體；
[0023]步驟二:噴涂聚合物涂層；
[0024]所述聚合物涂層包括聚酰胺和/或者聚亞酰胺樹(shù)脂，所述聚合物涂層還包括功能性材料，所述功能性材料包括用以提高所述活塞銷(xiāo)主體潤(rùn)滑性的固體潤(rùn)滑材料，所述固體潤(rùn)滑材料包括石墨、氟化石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯中的至少一種潤(rùn)滑材料；
[0025]所述聚酰胺和/或者聚亞酰胺樹(shù)脂與所述潤(rùn)滑材料以粉末方式加入樹(shù)脂后攪拌均勻制成所述聚合物涂層；
[0026]步驟三:所述聚合物涂層以機(jī)械噴涂的方式均勻覆蓋于所述活塞銷(xiāo)主體的外表面；
[0027]步驟四:所述聚合物涂層通過(guò)升溫方式固化于所述活塞銷(xiāo)主體的外表面。
[0028]本發(fā)明在傳統(tǒng)活塞銷(xiāo)主體的外壁增設(shè)有一聚合物涂層，相對(duì)于傳統(tǒng)活塞銷(xiāo)有更好的邊界潤(rùn)滑生存能力，間隙缺油狀態(tài)時(shí)的低摩擦系數(shù)，從而提高抗磨損強(qiáng)度。
[0029]步驟二中，所述聚合物涂層還包括金屬微顆粒，所述金屬微顆粒是銅，鋁、鋅微顆粒中的至少一種微顆粒。
[0030]本發(fā)明在聚合物涂層內(nèi)分布有金屬微顆粒，從而有效的提高聚合物涂層的承載和抗疲勞能力。銅、鋁、鋅具有一定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在使用適當(dāng)配比時(shí)，可以起到通過(guò)金屬主體提高與摩擦副材料接觸時(shí)的抗疲勞強(qiáng)度的同時(shí)，不損傷摩擦副材料。
[0031]步驟四中，將噴涂有所述聚合物涂層的活塞銷(xiāo)主體放置于一固化裝置內(nèi)，所述固化裝置包括殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)有用于安裝所述活塞銷(xiāo)主體的安裝裝置；
[0032]所述殼體內(nèi)設(shè)有一加熱裝置。
[0033]所述活塞銷(xiāo)主體呈一設(shè)有通孔的圓柱，所述通孔的中心軸線(xiàn)與所述圓柱的中心軸線(xiàn)處于同一直線(xiàn)上。
[0034]所述安裝裝置將活塞銷(xiāo)主體固定于固化裝置內(nèi)，所述安裝裝置可以是固化裝置的一部分，也可以是裝好活塞銷(xiāo)后傳輸?shù)焦袒b置內(nèi)的活動(dòng)裝置。
[0035]有益效果:本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)活塞銷(xiāo)有更好的邊界潤(rùn)滑生存能力，有很好的抗磨損和膠合的能力，在缺油狀態(tài)時(shí)的低摩擦系數(shù)，且相對(duì)于高端DLC涂層處理的活塞銷(xiāo)，要更為經(jīng)濟(jì)。由于DLC涂層硬度高，對(duì)于表面粗糙度有很高的要求，否則可能會(huì)在成摩擦副表面的嚴(yán)重磨損。聚合物涂層相對(duì)很軟，所以對(duì)于表面粗糙度的容忍度會(huì)更好。
【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1為本發(fā)明活塞銷(xiāo)主體的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2為本發(fā)明活塞銷(xiāo)主體的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3為本發(fā)明活塞銷(xiāo)主體的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0039]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0040]參照?qǐng)D1、圖2、圖3、一種抗磨損、抗膠合的活塞銷(xiāo)，包括一活塞銷(xiāo)主體2，活塞銷(xiāo)主體2的外壁上均勻涂覆有一聚合物涂層1，聚合物涂層I包括由聚酰胺樹(shù)脂和/或者聚酰亞胺樹(shù)脂制成的基層；基層內(nèi)摻有功能性材料，功能性材料包括用以提高活塞銷(xiāo)主體2潤(rùn)滑性的固體潤(rùn)滑材料，固體潤(rùn)滑材料包括石墨、氟化石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯中的至少一種潤(rùn)滑材料。本發(fā)明在傳統(tǒng)活塞銷(xiāo)主體2的外壁增設(shè)有一聚合物涂層1，相對(duì)于傳統(tǒng)活塞銷(xiāo)有更好的邊界潤(rùn)滑生存能力，缺油狀態(tài)時(shí)的低摩擦系數(shù)，從而提高抗磨損強(qiáng)度和抗膠合能力。聚酰亞胺樹(shù)脂耐高溫，熱分解溫度達(dá)600°C，具有優(yōu)良的機(jī)械性能，沖擊強(qiáng)度高達(dá)261KJ/m2。聚酰胺樹(shù)脂具有無(wú)毒、質(zhì)輕、優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性及較好的耐腐蝕性。此外，本發(fā)明在樹(shù)脂制成的基層中添加有提高鍍層摩擦學(xué)特性的固體潤(rùn)滑材