CN108979893A - 一种柴油机活塞环及其制备方法 - Google Patents

一种柴油机活塞环及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柴油机活塞环及其制备方法，该柴油机活塞环，包括活塞环本体，所述活塞环本体包括气环、密封环和油环，所述密封环位于气环和油环之间，所述气环、密封环和油环的外表面上采用物理气相沉积有一层氧化铝陶瓷层，所述气环、密封环和油环均包括内圈面和外圈面，所述气环的内侧设置有U形槽，所述气环、密封环和油环的一侧均开有开口，所述油环的外圈面上设置有集油槽和回油口，所述气环的内圈面上均匀固定连接有齿牙，所述齿牙的形状为梯形，该发明设计合理，设置的氧化铝陶瓷层，具有耐腐蚀和提高初期磨合性能，可以延长活塞环寿命，对于高负荷和高速发动机的密封效果好，值得大力推广。

Description

一种柴油机活塞环及其制备方法
技术领域
本发明属于柴油机活塞环技术领域，具体涉及一种柴油机活塞环及其制备方法。
背景技术
活塞环是内燃机关键零件之一，它与活塞、气缸套相互联系在一起，组成发动机动力源组件。随着内燃机向高强化、低排放、高寿命方向发展，对活塞环质量要求越来越高，不仅要求活塞环有很高的可靠性、经济性，而更重要的是要有最佳性能，活塞环的作用机曲活塞环在内燃机中，其主要作用有四点：机曲密封在往复式内燃机中，活塞环是一种运动件，亦是一种密封件。活塞环在高速往复运动状态下，在高温、高压燃气的作用下，完成对燃烧室和曲轴箱之间的密封作用，即阻止气缸中燃烧产生的高温高压气体窜到曲轴箱中，这是活塞环的主导功能。一般，燃气通过活塞环有三条通道：(1)活塞环与气缸内壁的周向间隙；(2)活塞环与环槽上、下侧面间隙；(3)活塞环开口间隙。其中活塞环与气缸内壁的周向间隙是燃气漏泄的主要途径，为减少漏气量，要求活塞环与气缸内壁之间必须存在一条连续不断的线贴合区域，并使环的一个平面与相应活塞环槽的一个侧面处于良好接触状态，从而达到切断漏气通道的作用。同时，由于环槽底燃气压力，把活塞环紧紧压向气缸内壁，亦有利于环的密封。另外，活塞环与气缸内表面的几何形状贴合良好与否、环的截面形状以及环的数量等都对密封有很大影响，现有的活塞环耐磨性差，使用初期容易积碳，因此，发明一种柴油机活塞环及其制备方法来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柴油机活塞环及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种柴油机活塞环，包括活塞环本体，所述活塞环本体包括气环、密封环和油环，所述密封环位于气环和油环之间，所述气环、密封环和油环的外表面上采用物理气相沉积有一层氧化铝陶瓷层，所述气环、密封环和油环均包括内圈面和外圈面，所述气环的内侧设置有U形槽，所述气环、密封环和油环的一侧均开有开口，所述油环的外圈面上设置有集油槽和回油口，所述气环的内圈面上均匀固定连接有齿牙，所述齿牙的形状为梯形。
优选的，所述齿牙设置的数量为四个，四个所述齿牙分别设置在气环上下左右端，四个所述齿牙之间间隔的角度为90°。
优选的，所述油环为开槽油环。
优选的，所述氧化铝陶瓷层的厚度为0.1-0.5mm。
一种柴油机活塞环的制备方法，该柴油机活塞环的制备方法具体步骤如下：
S1：铸造，采用单体叠箱铸造、双片叠箱铸造、筒体砂型铸造或筒体离心铸造方式进行铸造，形成活塞环单体毛坯；
S2：粗磨端面，采用磨削机对活塞环本体的两侧端面进行粗磨，活塞环本体的两侧端面同时进行磨削；
S3：热处理，采用淬火加回火的方式进行热处理，使活塞环本体强度更高和硬度更大；
S4：精磨端面，采用和S2粗磨端面相同的工艺；
S5：采用人工的方式进行活塞环本体半成品检查；
S6：铣切开口，使用铣刀切出开口；
S7：精车外圆和内圆，使用锯片铣刀对活塞环本体的内圈面和外圈面进行精加工；
S8：活塞环的表面处理，采用物理气相沉积方式在活塞环本体的外表面上设置一层氧化铝陶瓷层，再在活塞环本体的氧化铝陶瓷层外表面通过磷酸盐处理，生成多孔性的磷酸锰和磷酸铁的柔软薄膜，薄膜厚度视为0.004-0.03mm；
S9：成品检查、上油配组、入库即可完成制备。
优选的，所述砂轮粗磨采用24-36粒度、砂轮中磨采用46-60粒度、砂轮细磨采用60-80粒度和砂轮精磨采用100-120粒度的砂轮。
本发明的技术效果和优点：该柴油机活塞环及其制备方法，活塞环是用于崁入活塞槽沟内部的金属环，活塞环本体包括气环、密封环和油环，气环和密封环用来密封燃烧室内的可燃混合气体，油环则用来刮除汽缸上多余的机油，该发明设计合理，设置的氧化铝陶瓷层，具有耐腐蚀和提高初期磨合性能，可以延长活塞环寿命，对于高负荷和高速发动机的密封效果好，值得大力推广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的氧化铝陶瓷层结构示意图；
图3为本发明的油环结构示意图。
图中：1活塞环本体、101气环、102密封环、103油环、2内圈面、3外圈面、4开口、5集油槽、6回油口、7齿牙、8氧化铝陶瓷层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
本发明提供了如图1-3所示的一种柴油机活塞环，包括活塞环本体1，所述活塞环本体1包括气环101、密封环102和油环103，所述密封环102位于气环101和油环103之间，所述气环101、密封环102和油环103的外表面上采用物理气相沉积有一层氧化铝陶瓷层8，所述气环101、密封环102和油环103均包括内圈面2和外圈面3，所述气环101的内侧设置有U形槽，所述气环101、密封环102和油环103的一侧均开有开口4，所述油环103的外圈面3上设置有集油槽5和回油口6，所述气环101的内圈面2上均匀固定连接有齿牙7，所述齿牙7的形状为梯形。
具体的，所述齿牙7设置的数量为四个，四个所述齿牙7分别设置在气环101上下左右端，四个所述齿牙7之间间隔的角度为90°。
具体的，所述油环103为开槽油环。
具体的，所述氧化铝陶瓷层8的厚度为0.1-0.5mm。
一种柴油机活塞环的制备方法，该柴油机活塞环的制备方法具体步骤如下：
S1：铸造，采用单体叠箱铸造、双片叠箱铸造、筒体砂型铸造或筒体离心铸造方式进行铸造，形成活塞环单体毛坯；
S2：粗磨端面，采用磨削机对活塞环本体1的两侧端面进行粗磨，活塞环本体1的两侧端面同时进行磨削；
S3：热处理，采用淬火加回火的方式进行热处理，使活塞环本体1强度更高和硬度更大；
S4：精磨端面，采用和S2粗磨端面相同的工艺；
S5：采用人工的方式进行活塞环本体1半成品检查；
S6：铣切开口，使用铣刀切出开口4；
S7：精车外圆和内圆，使用锯片铣刀对活塞环本体1的内圈面2和外圈面3进行精加工；
S8：活塞环的表面处理，采用物理气相沉积方式在活塞环本体1的外表面上设置一层氧化铝陶瓷层8，再在活塞环本体1的氧化铝陶瓷层8外表面通过磷酸盐处理，生成多孔性的磷酸锰和磷酸铁的柔软薄膜，薄膜厚度视为0.004-0.03mm；
S9：成品检查、上油配组、入库即可完成制备。
具体的，所述砂轮粗磨采用24-36粒度、砂轮中磨采用46-60粒度、砂轮细磨采用60-80粒度和砂轮精磨采用100-120粒度的砂轮。
工作原理：该柴油机活塞环及其制备方法，活塞环是用于崁入活塞槽沟内部的金属环，活塞环本体1包括气环101、密封环102和油环103，气环101和密封环102用来密封燃烧室内的可燃混合气体，油环103则用来刮除汽缸上多余的机油，该发明设计合理，设置的氧化铝陶瓷层8，具有耐腐蚀和提高初期磨合性能，可以延长活塞环寿命，对于高负荷和高速发动机的密封效果好，值得大力推广。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种柴油机活塞环，包括活塞环本体（1），其特征在于：所述活塞环本体（1）包括气环（101）、密封环（102）和油环（103），所述密封环（102）位于气环（101）和油环（103）之间，所述气环（101）、密封环（102）和油环（103）的外表面上采用物理气相沉积有一层氧化铝陶瓷层（8），所述气环（101）、密封环（102）和油环（103）均包括内圈面（2）和外圈面（3），所述气环（101）的内侧设置有U形槽，所述气环（101）、密封环（102）和油环（103）的一侧均开有开口（4），所述油环（103）的外圈面（3）上设置有集油槽（5）和回油口（6），所述气环（101）的内圈面（2）上均匀固定连接有齿牙（7），所述齿牙（7）的形状为梯形。
2.根据权利要求1所述的一种柴油机活塞环，其特征在于：所述齿牙（7）设置的数量为四个，四个所述齿牙（7）分别设置在气环（101）上下左右端，四个所述齿牙（7）之间间隔的角度为90°。
3.根据权利要求1所述的一种柴油机活塞环，其特征在于：所述油环（103）为开槽油环。
4.根据权利要求1所述的一种柴油机活塞环，其特征在于：所述氧化铝陶瓷层（8）的厚度为0.1-0.5mm。
5.一种根据权利要求1-4任意一项所述的柴油机活塞环的制备方法，其特征在于：该柴油机活塞环的制备方法具体步骤如下：
S1：铸造，采用单体叠箱铸造、双片叠箱铸造、筒体砂型铸造或筒体离心铸造方式进行铸造，形成活塞环单体毛坯；
S2：粗磨端面，采用磨削机对活塞环本体（1）的两侧端面进行粗磨，活塞环本体（1）的两侧端面同时进行磨削；
S3：热处理，采用淬火加回火的方式进行热处理，使活塞环本体（1）强度更高和硬度更大；
S4：精磨端面，采用和S2粗磨端面相同的工艺；
S5：采用人工的方式进行活塞环本体（1）半成品检查；
S6：铣切开口，使用铣刀切出开口（4）；
S7：精车外圆和内圆，使用锯片铣刀对活塞环本体（1）的内圈面（2）和外圈面（3）进行精加工；
S8：活塞环的表面处理，采用物理气相沉积方式在活塞环本体（1）的外表面上设置一层氧化铝陶瓷层（8），再在活塞环本体（1）的氧化铝陶瓷层（8）外表面通过磷酸盐处理，生成多孔性的磷酸锰和磷酸铁的柔软薄膜，薄膜厚度视为0.004-0.03mm；
S9：成品检查、上油配组、入库即可完成制备。
6.根据权利要求5所述的柴油机活塞环的使用方法，其特征在于：所述砂轮粗磨采用24-36粒度、砂轮中磨采用46-60粒度、砂轮细磨采用60-80粒度和砂轮精磨采用100-120粒度的砂轮。
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