CN104514646A - 一种重熔强化的天然气发动机铝合金活塞 - Google Patents

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郑思乐
范海民
赵敏
岳济
余鑫
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Abstract

一种重熔强化的天然气发动机铝合金活塞，包括活塞体及顶部的燃烧室，在燃烧室底部圆弧角处有一环形重熔强化层，重熔强化层的横截面为圆弧形；活塞燃烧室的底部圆弧角处重熔处理后，强化环形区的金相组织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，使活塞抗热疲劳的强度提高，更可靠地承担发动机工作时产生的机械负荷和热负荷，抗热疲劳试验结果表明强化环形区可提高约2～5倍的抗热疲劳寿命，在实际使用中使用寿命大大提高。

Description

一种重熔强化的天然气发动机铝合金活塞
技术领域
本发明涉及一种铝合金活塞，尤其是一种重熔强化的天然气发动机铝合金活塞。
背景技术
天然气是一种新型清洁燃料，天然气发动机作为一种新型能源发动机，其经济性好，排放污染物少，是实现汽车节能减排的重要举措。目前，天然气发动机活塞材料主要是采用铝硅合金，活塞燃烧室结构一般为碗型结构。活塞作为发动机核心关键零部件之一，其强化程度往往制约着发动机的强化程度以及发动机的经济性，为进一步提高天然气发动机的经济性和减少排放，天然气发动机采用缸内直喷、高压电控喷射等先进技术来强化发动机，提升发动机的性能。发动机的强化，使活塞在更恶劣的环境和条件下工作，导致活塞碗型燃烧室底部圆弧角处破裂。
发明内容
本发明的目的是提出一种重熔强化的天然气铝合金活塞，提高了天然气发动机活塞碗型燃烧室碗底圆弧角处的疲劳强度。
本发明所采用的技术方案是：一种重熔强化的天然气发动机铝合金活塞，包括活塞体及顶部的燃烧室，其特征在于：在燃烧室底部圆弧角处设有一环形重熔强化层，重熔强化层的横截面为圆弧形。
对上述技术方案的进一步的限定，所述重熔强化层的深度C，C为2~9mm。
对上述技术方案的进一步的限定，所述重熔强化层的径向宽度W，W为2~10mm。
对上述技术方案的进一步的限定，所述重熔强化层的轴向高度H，H为2~10mm。
有益效果：活塞燃烧室的底部圆弧角处重熔处理后，重熔强化层的金相组织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，使活塞抗热疲劳的强度提高，更可靠地承担发动机工作时产生的机械负荷和热负荷，抗热疲劳试验结果表明强化环形区可提高约2～5倍的抗热疲劳寿命，在实际使用中使用寿命大大提高；重熔强化层的横截面为圆弧形，可将分布在其边缘部位的内应力得到均匀化的分布，内应力不会集中在零件的边缘尖处使其产生裂纹。
附图说明
图1是本发明的主视图。
图2是本发明的俯视图。
图中1是活塞体，2是燃烧室，3是重熔强化层，C是重熔强化层的深度，W是重熔强化层的径向宽度，H是重熔强化层的轴向高度。
具体实施方式
如图1和2所示，一种重熔强化的天然气发动机铝合金活塞，包括活塞体及顶部的燃烧室，在燃烧室底部圆弧角处设有一环形重熔强化层，重熔强化层的横截面为圆弧形；所述重熔强化层的深度C，C为2~9mm；所述重熔强化层的径向宽度W，W为2~10mm；所述重熔强化层的轴向高度H，H为2~10mm。
一种重熔强化天然气发动机铝合金活塞的方法，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底部圆弧角处进行重熔处理，处理时将焊枪固定，使钨极对准活塞燃烧室底部圆弧角处，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3～8mm，径向宽度为4~9mm，轴向高度为3~9mm；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。
所述步骤（2）中，重熔处理方式还有激光重熔强化和高能电子束重熔强化等工艺。

Claims (4)

1.一种重熔强化的天然气发动机铝合金活塞，包括活塞体及顶部的燃烧室，其特征在于：在燃烧室底部圆弧角处设有一环形重熔强化层，重熔强化层的横截面为圆弧形。
2.根据权利要求1所述的一种重熔强化的天然气发动机铝合金活塞，其特征在于：所述重熔强化层的深度C，C为2~9mm。
3.根据权利要求1所述的一种重熔强化的天然气发动机铝合金活塞，其特征在于：所述重熔强化层的径向宽度W，W为2~10mm。
4.根据权利要求1所述的一种重熔强化的天然气发动机铝合金活塞，其特征在于：所述重熔强化层的轴向高度H，H为2~10mm。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107695615A (zh) * 2017-07-25 2018-02-16 成都银河动力有限公司 一种强化发动机活塞喉口的工艺

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PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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