CN102268670A - 一种内燃机铝合金活塞燃烧室喉口的强化处理方法 - Google Patents

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郑思乐
樊晓光
赵俊平
吴永强
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Abstract

本发明提出了一种内燃机铝合金活塞燃烧室喉口强化处理的方法，技术要点是：把粗加工完成的活塞毛坯采用钨极氩弧焊方法对活塞燃烧室喉口处进行重熔处理，并采取空气自然冷却；将重熔处理的活塞进行精加工获得成品，重熔层的深度为0.5～8mm，重熔层的初晶硅相和金属间相的颗粒尺寸为基体未重熔部位的颗粒尺寸的1/4～1/10，重熔层的硬度相对于未重熔部位的硬度提高约50%，重熔层硬度不低于150HV。本发明使活塞的热机疲劳强度提高，提高约2～5倍，提高了活塞的使用寿命，从而满足活塞使用的苛刻条件。

Description

一种内燃机铝合金活塞燃烧室喉口的强化处理方法
技术领域
本发明涉及一种内燃机铝合金活塞燃烧室喉口强化处理的方法，具体讲是一种内燃机铝合金活塞重熔强化处理的方法。
背景技术
在满足内燃机轻量小型化、可靠性和耐久性，以及苛刻的排放标准要求等的前提下，内燃机向着高速化、大功率化、大压缩比的方向发展，其活塞燃烧室内温度和压力变得更高，活塞燃烧室喉口在热-机械应力的双重反复作用下，易出现疲劳开裂现象。因此，活塞材料除对常温强度、硬度、延伸率、热膨胀系数等性能要求不断提高外，还对其高温性能(如高温拉伸强度、高温疲劳强度、导热率)提出了更高的要求，在目前制造技术下，铝合金活塞已达到或接近了它的使用极限。
为解决活塞喉口疲劳开裂，目前进行的主要研究是陶瓷纤维增强活塞、钢顶铝裙铰接式活塞或全钢活塞。陶瓷纤维增强活塞由于其铸造、加工和检测技术相当困难，无法形成批量生产能力，满足发动机的需求。钢顶铝裙铰接式活塞和全钢活塞，使活塞重量成倍增加，发动机油耗增大，对曲轴等其他部件强度要求也提高，再加之加工制造成本提高，生产效率下降等一系列问题，不能成为最佳的选择。
发明内容
本发明提出一种内燃机铝合金活塞燃烧室喉口强化处理的方法，目的是提高铝合金活塞燃烧室喉口疲劳性能，使其满足高温、高爆压等苛刻环境下工作的需要，避免喉口产生疲劳开裂失效，提高活塞的使用寿命。
为此，本发明所采用的技术方案是：一种内燃机铝合金活塞燃烧室喉口强化处理的方法，具体步骤为：（1）、预处理：把粗加工完成的活塞毛坯进行清洗、除油、除锈处理，然后在50～150℃下保温处理0.5～1.5小时；（2）、重熔处理：采用钨极氩弧焊方法对活塞燃烧室喉口处进行重熔处理，如图2中的（1）所示，处理时将焊枪固定，使钨极对准活塞燃烧室喉口处，活塞旋转，将转速控制在0.28～0.58rpm，同时将钨极电流控制在100～350安培，以获得所需的重熔层深度，并采取空气自然冷却；（3）、重熔后精加工：将重熔处理的活塞进行精加工获得成品，重熔层的深度为0.5～8mm，重熔层的初晶硅相和金属间相的颗粒尺寸为基体未重熔部位的颗粒尺寸的1/4～1/10，重熔层的硬度相对于未重熔部位的硬度提高约50%，重熔层硬度不低于150HV。
有益效果：通过重熔处理，使活塞燃烧室喉口处组织晶粒细化，重熔层初晶硅相和金属间相的颗粒尺寸为基体未重熔部位的颗粒尺寸的1/4～1/10，使活塞的热机疲劳强度提高，提高约2～5倍，提高了活塞的使用寿命，从而满足活塞使用的苛刻条件。
附图说明
图1是活塞重熔区域位置示意图。
图2是活塞重熔处理过程示意图。
图中所示：1、活塞本体，2、活塞燃烧室，3、重熔层，4、焊枪，（1）、是重熔示意；（2）、是重熔后精加工成品。
具体实施方式
根据图1、2所示，进一步描述本发明如下：一种内燃机铝合金活塞燃烧室喉口强化处理的方法，具体步骤为：（1）、预处理：把粗加工完成的活塞毛坯进行清洗、除油、除锈处理，然后在50～150℃下保温处理0.5～1.5小时；（2）、重熔处理：采用钨极氩弧焊方法对活塞本体1的活塞燃烧室2喉口处进行重熔处理，处理时将焊枪4固定，使钨极对准活塞燃烧室喉口处，活塞旋转，将转速控制在0.28～0.58rpm，同时将钨极电流控制在100～350安培，以获得所需的重熔层深度，并采取空气自然冷却；（3）、重熔后精加工：将重熔处理的活塞进行精加工获得成品（如图2中的（2）所示），重熔层3的深度为0.5～8mm，重熔层3的初晶硅相和金属间相的颗粒尺寸为基体未重熔部位的颗粒尺寸的1/4～1/10，重熔层3的硬度相对于未重熔部位的硬度提高约50%，重熔层硬度不低于150HV。
其中，活塞铸造和精加工采用目前活塞通用的制造工艺方法。预处理的目的是避免重熔层产生气孔。

Claims (1)

1.一种内燃机铝合金活塞燃烧室喉口强化处理的方法，具体步骤为：（1）、预处理：把粗加工完成的活塞毛坯进行清洗、除油、除锈处理，然后在50～150℃下保温处理0.5～1.5小时；（2）、重熔处理：采用钨极氩弧焊方法对活塞燃烧室喉口处进行重熔处理，如图2中的（1）所示，处理时将焊枪固定，使钨极对准活塞燃烧室喉口处，活塞旋转，将转速控制在0.28～0.58rpm，同时将钨极电流控制在100～350安培，以获得所需的重熔层深度，并采取空气自然冷却；（3）、重熔后精加工：将重熔处理的活塞进行精加工获得成品，重熔层的深度为0.5～8mm，重熔层的初晶硅相和金属间相的颗粒尺寸为基体未重熔部位的颗粒尺寸的1/4～1/10，重熔层的硬度相对于未重熔部位的硬度提高约50%，重熔层硬度不低于150HV。
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