CN101733320B - 铸铁活塞环边缘无缝隙处理工艺 - Google Patents

铸铁活塞环边缘无缝隙处理工艺 Download PDF

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Abstract

一种铸铁活塞环边缘无缝隙处理工艺，将活塞环用线切割开槽后，将其套在专用工装的定位轴上，并夹紧，然后进行高温热处理，使空心零件向外扩张变形成为曲面零件。具体工艺步骤为：1、按照零件闭合状态时尺寸将原材料棒材加工成型后，用线切割方式开槽；2、热处理定型，将待加工的零件套在鼓形芯棒的定位轴1上，用压紧套2压紧定位，并用垫片3抵紧后用螺母4固定好，以保证在热处理时不变形；3、采用880～920℃高温正火处理0.5～2小时，空气冷却后，用550～600℃温度处理1～4小时，以进行去应力回火，然后空气冷却至室温。

Description

铸铁活塞环边缘无缝隙处理工艺
技术领域
本发明涉及一种铸铁活塞环边缘无缝隙处理工艺，特别是对于有弹力要求及开闭环尺寸要求的铸铁活塞环的边缘无缝隙处理工艺。
背景技术
铸铁活塞环零件要求活塞圈外缘保持锐边，自由状态下开口，活塞环的弹力是一个比较重要的性能要求，对开口处要求高，开口间隙的控制靠加工完成后热处理定、校型来完成。一种方法是采用试验芯棒工装压型，把开口处下压让零件上半部变成椭圆，工作状态时头部下压肩部往两边伸展来减小间隙；另一种方法是采取用环规尺寸大小的套筒用锥形芯棒穿住进行热处理。在热处理定、校型时，这两种方法对于活塞环与环规边缘间隙有一定的改善，但仍然难以满足活塞环使用时近似于零间隙的要求。
发明内容
本发明针对以上问题，提供一种铸铁活塞环边缘无缝隙处理工艺，通过调整活塞环加工方法，用专用工装装夹零件，通过热处理实现零件的变形，有效地解决了活塞环与环规边缘间隙大的问题。
本发明是这样实现的：
活塞环零件的成型工艺采用胀形工艺，将活塞环用线切割开槽后，将其套在专用工装的芯棒定位轴上，并夹紧，然后进行高温热处理，使空心零件向外扩张变形成为曲面零件。
本发明设计的专用工装见图1所示，该工装由芯棒定位轴1，压紧套2，垫片3和螺母4组成，芯棒定位轴1装于压紧套2内，通过垫片3和螺母4夹紧。芯棒定位轴1的形状为不对称鼓形芯棒，鼓腰的中心线位置偏上，鼓形芯棒的上腰尺寸为Y1，鼓形芯棒的下腰尺寸为Y2，一般取Y2＝1.3～2.5Y1，芯棒定位轴1的直径Φ＝零件闭合时内孔尺寸+膨胀值D，膨胀值D的取值方法是，若零件热处理撑开后开口方向的开口尺寸为L，则根据狐长公式，D＝L/π。
活塞环零件的胀形成型工艺具体工艺步骤为：
1、按照零件闭合状态时尺寸将原材料棒材加工成型后，用线切割方式开槽，保证切割的槽缝宽度；
2、热处理定型，将待加工的零件套在芯棒定位轴1上，用压紧套2压紧定位，并用垫片3抵紧后用螺母4固定好，以保证在热处理时不变形；
3、采用880～920℃高温正火处理0.5～2小时，空气冷却后，用550～600℃温度处理1～4小时，以进行去应力回火，然后空气冷却至室温。
采用这种高温热处理后，零件头部向下收，底部向上缩，因而使边缘间隙大大减少，该工艺方法加工出来的零件开口处及底部收缩回复尺寸能够较好地满足要求，零件弹力检测均在合格范围内。
附图说明
图1为专用工装示意图；
图2为专用工装中芯棒定位轴1的示意图。
图3为实施例中待加工零件套入芯棒定位轴1的示意图；
图4为实施例中芯棒定位轴1的示意图；
图5为待加工零件装在专用工装夹具上的示意图。
图中，1-芯棒定位轴，2-压紧套，3-垫片，4-螺母，5-档块，6-夹紧块，7-待加工零件，Φ-芯棒定位轴直径，Y1-芯棒定位轴中心线距上部的高度，Y2-芯棒定位轴中心线距下部的高度，L-零件热处理撑开后开口方向的开口尺寸。
具体实施例：
下面结合附图，对本发明的工艺方法进行详细说明。在本实施例中，待加工的零件材料为XHB铸铁，活塞环直径为Φ40，，要求活塞环外缘保持锐边，自由状态下开口尺寸L为3.9～4.7mm，用集中负荷检查时，将切开尺寸压缩到0.05～0.12mm，活塞环的弹力应为12.8～17.6N，用Φ400 +0.02的环规检查外径时在总弧度不大于45的范围内，允许有不大于0.01mm的缝隙。具体加工方法如下：
1、原材料下料，按照零件闭合状态时尺寸初车原材料棒材外圆至Φ41.05mm，内孔至Φ35.4mm；
2、中温退火热处理，将零件放入炉中，在680±10℃时保温2小时，随炉冷却到200℃以下出炉；
3、研磨外圆，以保证闭合状态时的零件内圆为Φ36.55mm，外圆为Φ40.05mm；
4、线切割零件，将棒材切割成厚度为1.75mm的单个零件；
5、去应力处理，在540±10℃时保温3～5小时，随炉冷却到400℃以下出炉空冷；
6、磨单件零件，保证厚度尺寸，并根据零件要求车槽、倒角、去毛刺、研平面；
7、线切割开槽，采用0.05mm丝线切割开槽，保证切割槽缝宽度在0.05～0.12mm之间；
8、选择不对称鼓形芯棒定位轴1，芯棒定位轴1的鼓形上腰Y1为10mm，下腰Y2为13mm，根据弧长公式L＝πD，零件撑开后开口方向长度为L＝3.9～4.7mm，求得直径方向应膨胀D值为1.24～1.49mm，，考虑到回弹等因素，不对称鼓形芯棒定位轴1的直径应为Φ38.4～38.6mm，选择不对称鼓形芯棒定位轴1的直径为Φ38.5mm，将零件套在不对称鼓形芯棒定位轴1上，一次可以装夹零件20余件，用垫片3抵紧后上紧螺母4固定，为保证零件不松动，用档块5将零件挡住，并用夹紧块6夹紧，以保证热处理时不变形；
9、将零件放入真空炉进行热处理，在920±10℃正火2小时，空冷，550±10℃回火2小时，保证零件自由状态时开口值L为3.9～4.7mm。
10、清洗、最终检验。
有益效果：本发明通过将零件加工至闭合大小时的尺寸后，用不对称鼓形芯棒定位轴1胀形，其后采用高温正火+回火热处理工艺方法，使零件头部向下收，底部向上缩，从而满足了零件的零间隙要求，质量可靠，操作方便，本方法可广泛应用于汽车、摩托车及航空领域的活塞环加工。

Claims (1)

1.一种铸铁活塞环边缘无缝隙处理工艺，其特征在于：采用胀形成型工艺，活塞环用线切割开槽后，将其套在专用工装的芯棒定位轴(1)上，并夹紧，然后进行高温热处理，使空心零件向外扩张变形成为曲面零件；
活塞环零件的胀形成型工艺具体工艺步骤为：
A.按照零件闭合状态时尺寸将原材料棒材加工成型后，用线切割方式开槽；
B.热处理定型，将待加工的零件套在专用工装芯棒定位轴(1)上，用压紧套(2)压紧定位，并用垫片(3)抵紧后用螺母(4)固定好，以保证在热处理时不变形；
C.采用880～920℃高温正火处理0.5～2小时，空气冷却后，用550～600℃温度处理1～4小时，以进行去应力回火，然后空气冷却至室温；
所述专用工装芯棒定位轴(1)的形状为不对称鼓形芯棒，芯棒定位轴鼓腰的中心线位置偏上，芯棒的上腰尺寸即芯棒定位轴中心线距上部的高度为Y1，芯棒的下腰尺寸即芯棒定位轴中心线距下部的高度为Y2，则Y2＝1.3～2.5Y1；专用工装芯棒定位轴(1)的直径Φ＝零件闭合时内孔尺寸+膨胀值D，膨胀值D的取值方法是，零件热处理撑开后开口方向的长度为L，则D＝L/π。
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