一種內燃機鋁合金活塞燃燒室喉口的強化處理方法
2023-06-23 06:35:31
專利名稱：一種內燃機鋁合金活塞燃燒室喉口的強化處理方法
技術領域：
本發明涉及一種內燃機鋁合金活塞燃燒室喉口強化處理的方法，具體講是一種內燃機鋁合金活塞重熔強化處理的方法。
背景技術：
在滿足內燃機輕量小型化、可靠性和耐久性，以及苛刻的排放標準要求等的前提下，內燃機向著高速化、大功率化、大壓縮比的方向發展，其活塞燃燒室內溫度和壓力變得更高，活塞燃燒室喉口在熱-機械應力的雙重反覆作用下，易出現疲勞開裂現象。因此，活塞材料除對常溫強度、硬度、延伸率、熱膨脹係數等性能要求不斷提高外，還對其高溫性能 (如高溫拉伸強度、高溫疲勞強度、導熱率)提出了更高的要求，在目前製造技術下，鋁合金活塞已達到或接近了它的使用極限。為解決活塞喉口疲勞開裂，目前進行的主要研究是陶瓷纖維增強活塞、鋼頂鋁裙鉸接式活塞或全鋼活塞。陶瓷纖維增強活塞由於其鑄造、加工和檢測技術相當困難，無法形成批量生產能力，滿足發動機的需求。鋼頂鋁裙鉸接式活塞和全鋼活塞，使活塞重量成倍增加，發動機油耗增大，對曲軸等其他部件強度要求也提高，再加之加工製造成本提高，生產效率下降等一系列問題，不能成為最佳的選擇。
發明內容
本發明提出一種內燃機鋁合金活塞燃燒室喉口強化處理的方法，目的是提高鋁合金活塞燃燒室喉口疲勞性能，使其滿足高溫、高爆壓等苛刻環境下工作的需要，避免喉口產生疲勞開裂失效，提高活塞的使用壽命。為此，本發明所採用的技術方案是一種內燃機鋁合金活塞燃燒室喉口強化處理的方法，具體步驟為(1)、預處理把粗加工完成的活塞毛坯進行清洗、除油、除鏽處理，然後在50 150°C下保溫處理0. 5 1. 5小時；(2)、重熔處理採用鎢極氬弧焊方法對活塞燃燒室喉口處進行重熔處理，如圖2中的(1)所示，處理時將焊槍固定，使鎢極對準活塞燃燒室喉口處，活塞旋轉，將轉速控制在0. 28 0. 58rpm,同時將鎢極電流控制在100 350 安培，以獲得所需的重熔層深度，並採取空氣自然冷卻；(3)、重熔後精加工將重熔處理的活塞進行精加工獲得成品，重熔層的深度為0. 5 8mm，重熔層的初晶矽相和金屬間相的顆粒尺寸為基體未重熔部位的顆粒尺寸的1/4 1/10，重熔層的硬度相對於未重熔部位的硬度提高約50%，重熔層硬度不低於150HV。有益效果通過重熔處理，使活塞燃燒室喉口處組織晶粒細化，重熔層初晶矽相和金屬間相的顆粒尺寸為基體未重熔部位的顆粒尺寸的1/4 1/10，使活塞的熱機疲勞強度提高，提高約2 5倍，提高了活塞的使用壽命，從而滿足活塞使用的苛刻條件。
圖1是活塞重熔區域位置示意圖。
圖2是活塞重熔處理過程示意圖。圖中所示1、活塞本體，2、活塞燃燒室，3、重熔層，4、焊槍，(1)、是重熔示意；(2)、 是重熔後精加工成品。
具體實施例方式根據圖1、2所示，進一步描述本發明如下一種內燃機鋁合金活塞燃燒室喉口強化處理的方法，具體步驟為(1)、預處理把粗加工完成的活塞毛坯進行清洗、除油、除鏽處理，然後在50 150°C下保溫處理0. 5 1. 5小時；(2)、重熔處理採用鎢極氬弧焊方法對活塞本體1的活塞燃燒室2喉口處進行重熔處理，處理時將焊槍4固定，使鎢極對準活塞燃燒室喉口處，活塞旋轉，將轉速控制在0. 28 0. 58rpm,同時將鎢極電流控制在100 350安培，以獲得所需的重熔層深度，並採取空氣自然冷卻；(3)、重熔後精加工將重熔處理的活塞進行精加工獲得成品(如圖2中的(2)所示)，重熔層3的深度為0. 5 8mm，重熔層3的初晶矽相和金屬間相的顆粒尺寸為基體未重熔部位的顆粒尺寸的1/4 1/10，重熔層3的硬度相對於未重熔部位的硬度提高約50%，重熔層硬度不低於150HV。其中，活塞鑄造和精加工採用目前活塞通用的製造工藝方法。預處理的目的是避免重熔層產生氣孔。
權利要求
1. 一種內燃機鋁合金活塞燃燒室喉口強化處理的方法，具體步驟為(1)、預處理把粗加工完成的活塞毛坯進行清洗、除油、除鏽處理，然後在50 150°C下保溫處理0. 5 1. 5小時；(2)、重熔處理採用鎢極氬弧焊方法對活塞燃燒室喉口處進行重熔處理，如圖2 中的(1)所示，處理時將焊槍固定，使鎢極對準活塞燃燒室喉口處，活塞旋轉，將轉速控制在 0. 28 0. 58rpm,同時將鎢極電流控制在100 350安培，以獲得所需的重熔層深度，並採取空氣自然冷卻；(3)、重熔後精加工將重熔處理的活塞進行精加工獲得成品，重熔層的深度為0. 5 8mm，重熔層的初晶矽相和金屬間相的顆粒尺寸為基體未重熔部位的顆粒尺寸的1/4 1/10，重熔層的硬度相對於未重熔部位的硬度提高約50%，重熔層硬度不低於 150HV。
全文摘要
本發明提出了一種內燃機鋁合金活塞燃燒室喉口強化處理的方法，技術要點是把粗加工完成的活塞毛坯採用鎢極氬弧焊方法對活塞燃燒室喉口處進行重熔處理，並採取空氣自然冷卻；將重熔處理的活塞進行精加工獲得成品，重熔層的深度為0.5～8mm，重熔層的初晶矽相和金屬間相的顆粒尺寸為基體未重熔部位的顆粒尺寸的1/4～1/10，重熔層的硬度相對於未重熔部位的硬度提高約50%，重熔層硬度不低於150HV。本發明使活塞的熱機疲勞強度提高，提高約2～5倍，提高了活塞的使用壽命，從而滿足活塞使用的苛刻條件。
文檔編號C23C24/10GK102268670SQ20111018391
公開日2011年12月7日 申請日期2011年7月2日 優先權日2011年7月2日
發明者吳永強, 樊曉光, 袁國民, 趙俊平, 鄭思樂 申請人:東風汽車零部件(集團)有限公司