CN107695615B - 一种强化发动机活塞喉口的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强化发动机活塞喉口的工艺，它包括以下实施步骤：S1、活塞毛坯件的制造；S2、活塞毛坯件的预热处理；S3、喉口重熔部的重熔处理；S4、快速冷却处理；S5、活塞后续加工处理。本发明的有益效果是：生产操作方便、加工效率高、强化效果好。

Description

一种强化发动机活塞喉口的工艺

技术领域

本发明属于汽车零部件制造的技术领域，具体涉及一种强化发动机活塞喉口的工艺。

背景技术

活塞是发动机中必不可少的零件，活塞的使用寿命也关系到了发动机的使用寿命。活塞所处的工作环境较为恶劣，活塞喉口面临较大的机械应力与热应力，目前大量活塞采用以铸造铝合金作为基体材料，由于铝和硅的热膨胀系数相差较大，在发动机内部复杂工况下，会产生裂纹并扩展，最终导致活塞的失效。因此，提高铝合金活塞的使用寿命是现在研究的重点目标，同时，让铝合金活塞适应更加复杂恶劣的工作环境也是目前研究的重点内容，而现有技术（如表面镀膜，改善合金成份等）对于提高铝合金的强度的效果已经非常有限，需要采取新的措施来达到此目标。

喉口重熔强化是通过高温的电弧、等离子弧或者激光来将喉口部分熔化后迅速凝固，以达到提高喉口疲劳强度、延长使用寿命的效果。但目前的重熔工艺中，依然存在着一定的技术难点：在“专利（公开号：CN102268670）”以及“专利（公开号：CN104514646）”中，提出了对喉口部位进行重熔的实验方案，且取得了一定的效果，但在该专利中，由于预热温度较低，热输入有限，不利于获得较大熔深且容易造成重熔区的缺陷；此外，该专利焊后采用空冷，生产效率较低。在“专利（公开号：CN104419883）”中，采用了等离子重熔的方案，使得处理效果有所提高，但依然选择了较低的预热温度，且该专利中还是没有进行焊后快冷处理，一定程度地影响了整体性能的提高。而快速冷却过程会产生类似于热处理中淬火的效果，使得重熔区硬度得到极大的提高，此种处理方法目前却很少有专利所涉及到。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种生产操作方便、加工效率高、强化效果好的发动机活塞喉口的工艺。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种强化发动机活塞喉口的工艺，它包括以下实施步骤：

S1、活塞毛坯件的制造：采用铸造或其他机械加工工艺制备活塞毛坯件，喉口部位尺寸预留1-5mm；

S2、活塞毛坯件的预热处理：对活塞毛坯件进行预热处理，预热温度150-300℃，到温后立即取出；

S3、喉口重熔部的重熔处理：利用TIG焊机，选择并设置合适的焊接电流、电压、焊接速度和保护气体流量参数，沿喉口重熔部圆周方向对活塞喉口重熔部进行重熔处理；

S4、快速冷却处理：重熔处理结束后，将整个活塞置入水中或液氮中，并保证喉口重熔部完全浸没，使其快速冷却；

S5、活塞后续加工处理：对活塞进行后续加工处理，使活塞外形达到预定尺寸，活塞加工完成。

进一步地，对于步骤S1，所述的活塞毛坯件的材料为铝合金。

进一步地，对于步骤S2，所述的到温后立即取出的时间为活塞毛坯件的温度达到预热温度时。

进一步地，对于步骤S3，所述的保护气体为纯氩气，保护气体的流量范围为：1-30L/min；焊接速度的范围为：2-20mm/s。

进一步地，对于步骤S4，其还包括出水干燥步骤，将整个活塞快速充分冷却后，立即进行干燥。

进一步地，对于步骤S5，其还包括对活塞的检测和包装步骤，对加工完成的活塞进行强度检测，对不合格的返回再加工，对合格的产品进行产品包装。

本发明具有以下优点：

1、本发明所述的一种强化发动机活塞喉口的工艺，具有生产操作方便、加工效率高的特点，首先是操作得到了简化，本发明的工艺步骤简单易懂，每个步骤的操作并不复杂，生产操作较为方便，同时，各个步骤之间衔接快速进行，尤其是快冷步骤，大大节约加工时间，操作步骤过程简化和优化，大大提高了加工效率。

2、本发明所述的一种强化发动机活塞喉口的工艺还具有强化效果的优点，采用本工艺生产制造的发动机活塞，其喉口的强度得到大幅度提高，使用寿命更长，更加耐用；重熔前进行较高温度的预热，可以大幅度地提高重熔层的熔深，且可以降低在重熔热循环过程中可能出现的热应力和机械应力；重熔后进行快速冷却，使得晶粒明显细化，避免了空冷过程中晶粒细化程度不足的现象，毛坯件重熔区在低温下快速结晶，起到提高硬度的作用，最终，重熔区的硬度大幅度提高，硬度达到170HV，较基体提高幅度70%以上，重熔层的最大深度可以达到4-10mm。

附图说明

图1 为本发明所述的一种强化发动机活塞喉口的工艺的实施步骤流程图；

图2 为本发明所述的发动机活塞的立体结构示意图；

图3 为本发明所述的发动机活塞的正视剖视结构示意图；

图中：1-喉口重熔部，2-基体部分。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1~图3所示，一种强化发动机活塞喉口的工艺，它包括以下实施步骤：

S1、活塞毛坯件的制造：采用铸造或其他机械加工工艺制备活塞毛坯件，喉口部位尺寸预留1-5mm；

S2、活塞毛坯件的预热处理：对活塞毛坯件进行预热处理，预热温度150-300℃，到温后立即取出；

S3、喉口重熔部1的重熔处理：利用TIG焊机，选择并设置合适的焊接电流、电压、焊接速度和保护气体流量参数，沿喉口重熔部1圆周方向对活塞喉口重熔部1进行重熔处理；

S4、快速冷却处理：重熔处理结束后，将整个活塞置入水中或液氮中，并保证喉口重熔部1完全浸没，使其快速冷却；

S5、活塞后续加工处理：对活塞进行后续加工处理，使活塞外形达到预定尺寸，活塞加工完成。

更进一步地，作为本发明的优选实施方式，对于步骤S1，所述的活塞毛坯件的材料为铝合金；对于步骤S2，所述的到温后立即取出的时间为活塞毛坯件的温度达到预热温度时；对于步骤S3，所述的保护气体为纯氩气，保护气体的流量范围为：1-30L/min；焊接速度的范围为：2-20mm/s；对于步骤S4，其还包括出水干燥步骤，将整个活塞快速充分冷却后，立即进行干燥；对于步骤S5，其还包括对活塞的检测和包装步骤，对加工完成的活塞进行强度检测，对不合格的返回再加工，对合格的产品进行产品包装。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种强化发动机活塞喉口的工艺，其特征在于：它包括以下实施步骤：

S1、活塞毛坯件的制造：采用铸造或其他机械加工工艺制备活塞毛坯件，喉口部位尺寸预留1-5mm；

S2、活塞毛坯件的预热处理：对活塞毛坯件进行预热处理，预热温度150-300℃，到温后立即取出；所述的到温后立即取出的时间为活塞毛坯件的温度达到预热温度时；重熔前进行较高温度的预热，可以大幅度地提高重熔层的熔深，且可以降低在重熔热循环过程中可能出现的热应力和机械应力；

S3、喉口重熔部（1）的重熔处理：利用TIG焊机，选择并设置合适的焊接电流、电压、焊接速度和保护气体流量参数，沿喉口重熔部（1）圆周方向对活塞喉口重熔部（1）进行重熔处理；

S4、快速冷却处理：重熔处理结束后，将整个活塞置入水中或液氮中，并保证喉口重熔部（1）完全浸没，使其快速冷却，使得晶粒明显细化，避免了空冷过程中晶粒细化程度不足的现象，毛坯件重熔区在低温下快速结晶，起到提高硬度的作用，硬度达到170HV，较基体提高幅度70%以上，重熔层的最大深度可以达到4-10mm；

S5、活塞后续加工处理：对活塞进行后续加工处理，使活塞外形达到预定尺寸，活塞加工完成。

2.根据权利要求1所述的一种强化发动机活塞喉口的工艺，其特征在于：对于步骤S1，所述的活塞毛坯件的材料为铝合金。

3.根据权利要求1所述的一种强化发动机活塞喉口的工艺，其特征在于：对于步骤S3，所述的保护气体为纯氩气，保护气体的流量范围为：1-30L/min；焊接速度的范围为：2-20mm/s。

4.根据权利要求1所述的一种强化发动机活塞喉口的工艺，其特征在于：对于步骤S4，其还包括出水干燥步骤，将整个活塞快速充分冷却后，立即进行干燥。

5.根据权利要求1所述的一种强化发动机活塞喉口的工艺，其特征在于：对于步骤S5，其还包括对活塞的检测和包装步骤，对加工完成的活塞进行强度检测，对不合格的返回再加工，对合格的产品进行产品包装。

Images