CN105370430A

CN105370430A - 一种制造活塞的材料及制造方法

Info

Publication number: CN105370430A
Application number: CN201410423235.1A
Authority: CN
Inventors: 刘平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2016-03-02

Abstract

本发明公开了一种制造活塞的材料及制造方法，所述活塞是由一种碳纤维增强铝基复合材料制成，其制造步骤包括（1）钻活塞销孔；（2）铣两侧销座凹坑；（3）粗车外圆、环槽、裙部及端面；（4）粗车定位止口；（5）铣回油槽；（6）扩活塞销孔；（7）钻销座油孔；（8）去毛刺；（9）粗精镗活塞销孔；（10）销孔内侧倒角；（12）精车止口；（13）车外圆、环槽、环岸及倒角；（14）滚挤活塞销孔；（15）去毛刺；（16）清洗吹净活塞；（17）终检。本发明提供的制造碳纤维增强铝基复合材料的方法，工艺简单，成本低，而且本发明提供的制造活塞工艺流程简单、合理，制造过程中不会产生有毒有害物质，在各活塞生产工业中适于推广。

Description

一种制造活塞的材料及制造方法

技术领域

本发明涉及一种汽车配件生产工艺，特别是涉及一种制造活塞的材料及制造方法。

背景技术

汽车活塞好比汽车发动机的中枢部位，在发动机启动时候占了极其重要的地位。汽车活塞是用来承受气体压力，并通过活塞销让连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分。近年来，由于发动机强化程度的不断提高，发动机的转速、平均有效压力和活塞平均速度都较以前有了大幅度的提高，因此发动机的热负荷和机械负荷都增加了。而活塞由于在发动机中的重要作用，在设计和制造方面也有了很大的改变和提高，这样才能满足现实社会高要求的排放标准。传统的活塞是由铝合金制成，由于受材料本身特性和工艺生产条件的限制，虽采用多种强化措施，仍难以满足要求，热疲劳损伤现象日益突出，已成为影响整机可靠性的主要因素之一。申请号CN1610601A公开了一种制造锻钢活塞的方法，该方法是活塞毛坯一体式锻造，用一个另外加工的环盖，与活塞头加工出的沟槽组装，此工艺使用铸钢材料，材料本身密度大，加工成本高，易磨损，此工艺制作复杂、成本较高，活塞的结构强度有待提高。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种制造活塞的材料及制造方法。

为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：

一种活塞制造材料，其特在于：所述活塞是由一种碳纤维增强铝基复合材料制成，该材料表面由10-30%碳纤维T50包覆，基层由70-90%铝合金ZL109材料制成，其具体制备方法如下：

（1）对碳纤维T50表面包覆SIC隔离层预处理，将SIC颗粒分散于由聚碳硅烷和溶剂正己烷配制的溶胶中形成悬浮液，碳纤维通过该悬浮液进行超声涂覆，最后干燥脱水得到表面包覆SIC隔离层的碳纤维T50;

(2)将铝基ZL109在740-780℃用电阻炉进行熔炼，全部融化后保温10-20min。

（3）预处理后的碳纤维预热至500-600℃，然后直接加入铝液中，进行超声搅拌，将搅拌均匀的熔融液浇注到预热温度为150℃的金属磨具中，冷却后，将其取出，即制得碳纤维增强铝基复合材料。

2.一种使用权利要求1所述材料制造活塞的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）钻活塞销孔；（2）铣两侧销座凹坑；（3）粗车外圆、环槽、裙部及端面；（4）粗车定位止口；（5）铣回油槽；（6）扩活塞销孔；（7）钻销座油孔；（8）去毛刺；（9）粗精镗活塞销孔；（10）销孔内侧倒角；（12）精车止口；（13）车外圆、环槽、环岸及倒角；（14）滚挤活塞销孔；（15）去毛刺；（16）清洗吹净活塞；（17）终检。

优选的，权利要求1所述步骤（3）中超声搅拌的频率控制在20KHz，搅拌功率4000w，时间为40s。

优选的，权利要求2所述步骤（4）与（12）止口前进行热处理，温度控制在300-500℃，止口后光洁度保持在6.3。

优选的，权利要求2所述步骤（9）粗镗前先修去毛刺，镗孔尺寸要给精镗留出余量，余量为1mm，压缩高度为0.5mm。

优选的，权利要求2所述步骤（3）中粗车环槽加工使用四轴数控车床，加工余量为0.5mm，两侧面、槽底为0.5-0.6mm。

有益效果：本发明制造活塞采用的是一种碳纤维增强铝基复合材料，和传统的铝合金、铸铁、铸钢材料相比，此材料制造出来的活塞质量轻、热膨胀系数小，导热性好，高温状态下更耐磨耐损。本发明提供的制造碳纤维增强铝基复合材料的方法，工艺简单，成本低，很好的解决了碳纤维分部不均匀和发生界面反应问题，制造出来的材料具有优良的力学性能，而且本发明提供的制造活塞工艺流程简单、合理，制造过程中不会产生有毒有害物质，在各活塞生产工业中适于推广。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1：

一种活塞制造材料，其特在于：所述活塞是由一种碳纤维增强铝基复合材料制成，该材料表面由10%碳纤维T50包覆，基层由90%铝合金ZL109材料制成，其具体制备方法如下：

（1）对碳纤维T50表面包覆SIC隔离层预处理，将SIC颗粒分散于由聚碳硅烷和溶剂正己烷配制的溶胶中形成悬浮液，碳纤维通过该悬浮液进行超声涂覆，超声搅拌的频率控制在20KHz，搅拌功率4000w，时间为40s,最后干燥脱水得到表面包覆SIC隔离层的碳纤维T50;

(2)将铝基ZL109在740℃用电阻炉进行熔炼，全部融化后保温10min。

（3）预处理后的碳纤维预热至600℃，然后直接加入铝液中，进行超声搅拌，将搅拌均匀的熔融液浇注到预热温度为150℃的金属磨具中，冷却后，将其取出，即制得碳纤维增强铝基复合材料。制造活塞的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）钻活塞销孔；（2）铣两侧销座凹坑；（3）粗车外圆、环槽、裙部及端面,粗车环槽加工使用四轴数控车床，加工余量为0.5mm，两侧面、槽底为0.5mm；（4）粗车定位止口,止口前进行热处理，温度控制在300℃，止口后光洁度保持在6.3；（5）铣回油槽；（6）扩活塞销孔；（7）钻销座油孔；（8）去毛刺；（9）粗精镗活塞销孔,粗镗前先修去毛刺，镗孔尺寸要给精镗留出余量，余量为1mm，压缩高度为0.5mm；（10）销孔内侧倒角；（12）精车止口,止口前进行热处理，温度控制在300℃，止口后光洁度保持在6.3；（13）车外圆、环槽、环岸及倒角；（14）滚挤活塞销孔；（15）去毛刺；（16）清洗吹净活塞；（17）终检。

实施例2

其余与所述实施例1相同，不同之处在于，权利要求1所述材料表面由20%碳纤维T50包覆，基层由80%铝合金ZL109材料制成。

实施例3

其余与所述实施例1相同，不同之处在于，权利要求1所述材料表面由30%碳纤维T50包覆，基层由70%铝合金ZL109材料制成。

通过上述3个实施例，由上表中三组数据可知，当材料中碳纤维T50含量为30%，铝基体含量为70%时，碳纤维复合材料力学性能最好，生产出来的活塞性能最佳，更有利于活塞的生产。

本发明制造活塞采用的是一种碳纤维增强铝基复合材料，和传统的铝合金、铸铁、铸钢材料相比，此材料制造出来的活塞质量轻、热膨胀系数小，导热性好，高温状态下更耐磨耐损。本发明提供的制造碳纤维增强铝基复合材料的方法，工艺简单，成本低，很好的解决了碳纤维分部不均匀和发生界面反应问题，制造出来的材料具有优良的力学性能，而且本发明提供的制造活塞工艺流程简单、合理，制造过程中不会产生有毒有害物质，在各活塞生产工业中适于推广。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种活塞制造材料，其特在于：所述活塞是由一种碳纤维增强铝基复合材料制成，该材料表面由10-30%碳纤维T50包覆，基层由70-90%铝合金ZL109材料制成，其具体制备方法如下：

(1)对碳纤维T50表面包覆SIC隔离层预处理，将SIC颗粒分散于由聚碳硅烷和溶剂正己烷配制的溶胶中形成悬浮液，碳纤维通过该悬浮液进行超声涂覆，最后干燥脱水得到表面包覆SIC隔离层的碳纤维T50;

(2)将铝基ZL109在740-780℃用电阻炉进行熔炼，全部融化后保温10-20min;

3.根据权利要求1所述的活塞制造材料，其特征在于，所述步骤（3）中超声搅拌的频率控制在20KHz，搅拌功率4000w，时间为40s。

4.根据权利要求2所述的活塞制造方法，其特征在于，所述步骤（4）与（12）止口前进行热处理，温度控制在300-500℃，止口后光洁度保持在6.3。

5.根据权利要求2所述的活塞制造方法，其特征在于，所述步骤（9）粗镗前先修去毛刺，镗孔尺寸要给精镗留出余量，余量为1mm，压缩高度为0.5mm。

6.根据权利要求2所述的活塞制造方法，其特征在于，所述步骤（3）中粗车环槽加工使用四轴数控车床，加工余量为0.5mm，两侧面、槽底为0.5-0.6mm。