CN102485340B - 一种活塞表面处理方法与使用该方法进行表面处理的活塞 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机活塞表面处理方法，其所述的工艺方法包括如下步骤：活性清洗；水膜试验；覆盖细金属丝网；涂覆聚合物润滑层；涂覆聚合物外涂层固定膜；烘干固化；涂层粘结测试。本发明的有益效果是：使得活塞润滑涂层能比较牢固地与活塞表面粘结到一起，持续有效防止活塞和缸孔运动副之间产生干摩擦与拉缸现象，降低发动机噪声。

Description

一种活塞表面处理方法与使用该方法进行表面处理的活塞

【技术领域】

本发明涉及机械领域，尤其涉及发动机活塞表面处理的方法与使用该方法进行表面处理的活塞。

【背景技术】

活塞是发动机中最为重要的零部件之一，它与气缸盖共同形成内燃机燃烧室，承受气缸压力，并将此力通过活塞销座和活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。由于活塞顶部直接与高温燃气周期性接触，燃气的最高温度可达2000℃，使活塞承受很大的热负荷，因此活塞的温度也很高，活塞的最高温度可达300℃以上。活塞在气缸中作变速运动，其平均速度可高达36km/h～50.4km/h。活塞在发动机做功行程时，承受的瞬时压力可达6Mpa～9Mpa。

活塞需要在高温、高速、高压的环境下运动，在发动机运行初期和寒冷天气下的冷起动往往会发生活塞与缸孔之间出现拉缸现象，其原因是运行初期和冷起动时，发动机润滑系统没有运行起来，润滑油油膜黏度在低温下明显下降，气缸壁和活塞之间没有形成油膜，缺乏良好的润滑，产生拉缸现象，故需要对活塞进行表面处理，一般涂覆具有润滑作用的混合物进行表面润滑处理。

由于石墨具有良好的润滑效果，一般在活塞的表面润滑处理都被作为一种优选的涂料材质，然而石墨没有很明显的粘性，在活塞表面经常遇到涂层不牢固，在活塞的往复运动中脱离等现象。

【发明内容】

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种发动机活塞表面处理方法，其所述的工艺方法包括如下步骤：

活性清洗，在清洗溶液或去离子水中，利用清洗机对工件进行清洗；

水膜试验步骤，该步骤在于测试工件表面的清洁程度；

覆盖细金属丝网，该步骤在于沿工件的外表面覆盖细金属丝网面，其材质为铜、银、铝等延展性好的金属中的一种，或者其合金。其作用在于，把金属丝网嵌入润滑涂层里面，作为润滑涂层的支撑筋骨；

涂聚合物润滑层；

涂覆聚合物外涂层固定膜；

烘干固化；

涂层粘结测试。

作为本发明的进一步改进，所述的聚合物涂层为石墨或者石墨混合10％-60％的环氧树脂或聚酰亚胺树脂。

本发明的进一步改进，所述的涂覆聚合物外涂层固定膜为石墨混合的0-20％环氧树脂或聚酰亚胺树脂。

一种发动机活塞，所述的活塞采用所述的活塞表面处理方法进行表面处理。

本发明的有益效果是：使得活塞润滑涂层能比较牢固地与活塞表面粘接到一起，持续有效防止活塞和缸孔运动副之间产生干摩擦与拉缸现象，降低发动机噪声。

【附图说明】

图1是本发明提供的发动机活塞表面处理方法流程图；

图2是本发明提供的活塞表面示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示为本发明提供的发动机活塞表面处理工艺流程图：

步骤S101为活性清洗步骤，该步骤主要是利用清洗机器对工件进行清洗，使用碱性的化学脱脂剂和活化剂，对活塞表面进行清洁处理，去除活塞表面的油污，使活塞表面清洁，去除工件表面的氧化层，增强石墨层在活塞裙部的附着力。一般的工艺流程为：上料→水洗(摆动)→超声波碱洗(摆动)→超声波清洗(摆动)→下料。既可自动批量清洗，也可手动少量清洗，从而有效节约了清洗成本，另外可以根据工件情况对清洗步骤进行相应的精简。

步骤S102为水膜测试。把活塞工件浸入新鲜的去离子水中保持保持数秒后拿出来，水膜在裙部保持不开裂则达到要求。该步骤在于检验活性清洗脱脂的效果，进而检验活塞工件的清洁程度，对于没有达到活塞表面清洁要求的工件，需要重新进行清洗。

步骤S103为覆盖细金属丝网步骤，该步骤为可选步骤，为了提高润滑涂层的稳定性，防止出现涂层脱落，在需要涂覆润滑涂层的里面设置有由细金属丝组成的网，根据不同工件要求，选用不用网眼密度的金属丝网，该金属的材质选用延展性好材质较软的铜、银、铝材质中的一种，或者其合金，该网面采用柳丁或在活塞表面设置细挂钩或绑定等方式，使得网面能很好地覆盖活塞表面。该步骤的作用是，把金属丝网嵌入润滑涂层里面，作为润滑涂层的支撑筋骨，该嵌入的丝网对石墨润滑涂层起到很好的支撑稳固作用。

步骤S104为润滑涂层涂覆步骤，在该步骤前，活塞工件最好在完全干燥的状态下进行。所述的涂料选用石墨，或者石墨混合一定的粘合剂，如环氧树脂或聚酰亚胺树脂等，粘合剂的比例控制为10％-60％，另外涂料还添加一定的稀释剂。

在步骤S105中，为润滑涂层外面在添加一固定膜，该膜选用石墨混合环氧树脂或聚酰亚胺树脂等粘合剂，粘合剂的比例相对内层要高，一般地，该粘合剂比例可以为0-20％。另外添加一定的稀释剂，稀释涂料。

步骤S106中，为对活塞工件的涂层进行烘干，固化步骤。把印刷完的活塞放置数分钟后放入固化炉内，按照石墨固化工艺固化，固化温度：150℃～230℃，时间为：20～150分钟。为了加速固化，提高固化质量，可以采用红外线或者紫外线照射辅助涂层固化。

步骤S107中，主要是检测活塞工件涂层的涂覆质量，对质量进行控制。

步骤S108中，是通过检测的活塞工件成型，完成活塞的表面润滑工艺。

图2为本发明提供的活塞表面示意图。

如图所示，通过采用上述工艺方法，使聚合物复合材料2紧密地粘结于活塞裙部表面1上，活塞表面聚合物涂覆层在活塞与缸套摩擦副的摩擦磨损机制中，可以改善对活塞与缸套摩擦副接触面的润滑，减小两种金属表面间的直接接触。聚合涂覆层的各项理化性能优越，有利于活塞初期运行的磨合，能有效改变因贫油现象而严重恶化的干摩擦运行条件，降低发动机噪音。

同时在活塞裙部保留区域3不涂敷聚合物，易于发动机活塞裙部直径的测量。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种发动机活塞表面处理方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

步骤S101为活性清洗步骤：该步骤主要是利用清洗机器对工件进行清洗，使用碱性的化学脱脂剂和活化剂，对活塞表面进行清洁处理，去除活塞表面的油污，使活塞表面清洁，去除工件表面的氧化层，增强石墨层在活塞裙部的附着力，工艺流程为： 上料→水洗→超声波碱洗→超声波清洗→下料；

步骤S102为水膜测试：把活塞工件浸入新鲜的去离子水中保持数秒后拿出来，水膜在裙部保持不开裂则达到要求，该步骤在于检验活性清洗脱脂的效果，进而检验活塞工件的清洁程度，对于没有达到活塞表面清洁要求的工件，需要重新进行清洗；

步骤S103为覆盖细金属丝网步骤，该步骤为可选步骤，为了提高润滑涂层的稳定性，防止出现涂层脱落，在需要涂覆润滑涂层的里面设置有由细金属丝组成的网，根据不同工件要求，选用不同网眼密度的金属丝网，该金属的材质选用延展性好材质较软的铜、银、铝材质中的一种，或者其合金，该网的网面采用柳钉或在活塞表面设置细挂钩或绑定的方式，使得网面能很好地覆盖活塞表面；该步骤的作用是，把金属丝网嵌入润滑涂层里面，作为润滑涂层的支撑筋骨，该嵌入的丝网对石墨润滑涂层起到很好的支撑稳固作用；

步骤S104为润滑涂层涂覆步骤：在该步骤前，活塞工件在完全干燥的状态下进行，所述涂层的涂料选用石墨，或者石墨混合一定的粘合剂，粘合剂采用环氧树脂或聚酰亚胺树脂，粘合剂的比例控制为10%-60%；

在步骤S105中，为润滑涂层外面再添加固定膜，该膜选用石墨混合环氧树脂或聚酰亚胺树脂粘合剂，该粘合剂的比例为0-20%；

步骤S106中，为对活塞工件的涂层进行烘干，固化步骤；把印刷完的活塞放置数分钟后放入固化炉内，按照石墨固化工艺固化，固化温度：150℃～230℃，时间为：20～150分钟；为了加速固化，提高固化质量，采用红外线或者紫外线照射辅助涂层固化；

步骤S107中，主要是检测活塞工件涂层的涂覆质量，对质量进行控制；

步骤S108中，是通过检测的活塞工件成型，完成活塞的表面润滑工艺。