CN113108056A

CN113108056A - 一种面压恒定的三组合活塞油环及其制备方法

Info

Publication number: CN113108056A
Application number: CN202110197599.2A
Authority: CN
Inventors: 王星; 程伟胜; 徐国旺; 蒋立文; 查振乾; 金鹏
Original assignee: Anqing TP Goetze Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Anqing TP Goetze Piston Ring Co Ltd
Priority date: 2021-02-22
Filing date: 2021-02-22
Publication date: 2021-07-13
Anticipated expiration: 2041-02-22
Also published as: CN113108056B

Abstract

本发明公开了一种面压恒定的三组合活塞油环及其制备方法，包括刮片环基体，刮片环基体的外圆面由第一过渡圆弧段、大圆弧段、竖直平台段、第二过渡圆弧段依次圆滑连接，第一过渡圆弧段半径为R2，第二过渡圆弧段半径为R3，大圆弧段圆弧半径为R1，大圆弧段的水平宽度为t1，竖直平台段的高度为h1，竖直平台段中点位置至刮片环基体下底面的距离为h2，大圆弧段与所述第一过渡圆弧段连接处的位置至刮片环基体下底面的距离为h3，具有以下关系式：R1＝1.2H～1.4H，t1＝15～40μm，h1＝0.05～0.10mm，h2＝0.2H～0.3H，h3＝0.65H～0.75H，R2＝0.05～0.10mm，R3＝0.05～0.12mm。本发明通过特殊的结构及尺寸限定，控制活塞环面压恒定，从而使得油耗和磨损得以降低，且本发明的制备方法，减少了活塞环制备过程中的变形。

Description

一种面压恒定的三组合活塞油环及其制备方法

技术领域

本发明涉及，具体是一种面压恒定的三组合活塞油环及其制备方法。

背景技术

三组合油环具有优越的侧面密封性和可以实轻量化设计等特点被更广泛采用，尤其在高速发动机上已成为应用主流。三组合活塞环油环由上、下一对刮片环和中间衬环组成，通过中间衬环对刮片环提供向外的张力，使得刮片环外圆与气缸壁始终保持高度贴合。刮片环上行时，刮片环将缸套底部的机油布在气缸套内壁上，为环组的运动提供润滑；刮片环下行时，将汽缸内壁上多余的机油油膜刮下，控制机油消耗，是控制发动机机油耗的核心部件。

目前常见的三组合油环的刮片环外圆面是采用对称桶面结构，这样上行布油面和下行刮油面具有同等面积，很难在整个行程中布膜厚均匀的油膜，对活塞环的润滑不利。之前在专利(公开号:CN207847787U)中公开了一种偏桶面结构的刮片环，在一定程度上解决了布油问题，但在磨合初期时，刮片环与汽缸接触位置为刮片的顶点，这样接触面非常小形成的接触面压非常大，这存在4点不利之处：(1)不利于初期磨合，发动机在初期磨合时，刮片环以及缸套表面都比较粗糙，刮油环的超大面压造成缸壁上刮油非常干净，存在环与缸套之间润滑不畅，造成环与缸套的快速磨损，甚至出现缸套拉伤现象；(2)磨损快，面压减少快，由于初期为刮片环外圆弧面顶点与缸套接触，接触面极小，面压极大，造成刮片环的顶点快速磨损，随着磨损量的增加，接触面逐渐变大造成接触面压不断减小，对刮片环的刮油不利；(3)方向无法识别，装配风险大。由于刮片环的外圆桶面度都是微米级，人眼无法设别上桶面和下桶面，另外刮片环环高低，现有的活塞环方向判别机也无法进行方向设别。一旦安装方向弄反，活塞环就把机油刮向燃烧室，发动机就出现烧机油，无法正常工作；(4)刮片环加工过程中极易变形，外圆桶面顶点位置的圆度、波纹度很难控制在较低水平，影响与缸壁间贴合密封。

目前有量产实绩活塞环不对称桶面结构均采用外圆成型磨技术实现的，刮片环由于环高非常低(0.3～0.6mm),而且自身的弹力非常小，在成型磨过程中极容易造成挤压变形，使得刮片环的圆度变差，环在成型磨之前都有径向偏差，而且成型磨的设备跳动无法避免，多片环同时成型磨加工，由于环高的累积误差，会造成桶面形状偏差，桶面度波动较大，同时会造成桶面上震纹，这些都影响了刮片环的密封性和刮油效果。另外，成型磨是采用金刚滚轮不断的修模才能实现，工艺过程复杂，效率低、制造成本高，严重影响了刮片环的性价比。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面压恒定的三组合活塞油环及其制备方法，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：

一种面压恒定的三组合活塞油环，包括：工字型的衬环，设置在所述衬环上下表面的刮片环，所述刮片环包括刮片环基体，所述刮片环基体的外圆面由第一过渡圆弧段、大圆弧段、竖直平台段、第二过渡圆弧段依次圆滑连接构成，所述第一过渡圆弧段的圆弧半径为R2，所述第二过渡圆弧段的圆弧半径为R3，所述大圆弧段的圆弧半径为R1，所述大圆弧段的水平宽度为t1，所述竖直平台段的高度为h1，所述竖直平台段中点位置至所述刮片环基体下底面的距离为h2，所述大圆弧段与所述第一过渡圆弧段连接处的位置至所述刮片环基体下底面的距离为h3，所述第一过渡圆弧段与所述刮片环基体的上表面相连，所述第二过渡圆弧段与所述刮片环基体下底面相连，所述竖直平台段靠近所述刮片环基体下底面，所述竖直平台段上设置有珩磨亮带，具有以下关系式：

R1＝1.2H～1.4H

R2＝0.05～0.10mm

R3＝0.05～0.12mm

t1＝15～40μm

h1＝0.05～0.15mm

h2＝0.2H～0.3H

h3＝0.65H～0.75H

其中H为刮片环基体的高，H＝0.30～0.60mm。

作为本发明进一步的方案：还包括设置在所述竖直平台段与所述第二过渡圆弧段间的小圆弧段，所述小圆弧段与所述竖直平台段圆滑过渡连接，所述小圆弧段的圆弧半径为R5，R5＝0.1H～0.4H，所述小圆弧段的水平宽度为t2，t2＝1～5μm，所述小圆弧段与所述竖直平台段连接处的位置至所述刮片环基体下底面的距离为h4，h4＝0.15H～0.25H。

作为本发明进一步的方案：所述刮片环基体的内圆面为圆弧状，内圆面你半径为R4，R4＝0.30～0.40mm。

作为本发明进一步的方案：所述刮片环基体的上表面、下底面、外圆面以及内圆面表面上设置有氮化层、镀铬层、CrN层、DLC层、陶瓷复合镀层中的一种或组合。

一种根据上述所述的面压恒定的三组合活塞油环的制备方法，包括以下步骤：

S1：将原材料为17Cr马氏体不锈钢、13Cr马氏体不锈钢或碳素钢中的任一种圆钢丝进行退火处理，对退火后的圆钢丝表面进行剥皮和研磨，单根圆钢丝的单边剥皮量设定范围0.10～0.25mm，剥皮速度1.3～2.5m/秒；

S2：将剥皮后的圆钢丝利用拉丝延伸机进行拉伸延伸，拉丝量0.2～0.5mm，拉丝速度为4.5～5.5m/秒，拉丝过程中采用由氢氧化钙、硬脂酸、工业皂、滑石粉、工业碱组成的润滑粉，对拉丝后的圆钢丝进行退火处理，重复本步骤数次，直到钢丝的直径达到1.0～2.0mm，完成原材料处理；

S3：利用线材轧机把S2得到的圆钢丝轧成扁丝，再通过线材轧机把扁丝轧成矩形丝完成粗轧制，粗轧制的线速度1.2～2.5米/分钟；

S4：对完成粗轧制的矩形丝进行退火处理，通过连续式轧机对退火处理后的矩形丝进行高精度轧制，轧制的线速度0.8～1.5米/分钟，高精度轧制完成得到钢带；

S5：将S4步骤中完成高精度轧制的钢带进行退火处理，对退火后的钢带通过拉拔模具进行拉拔制得成型线材，拉拔速度为0.8～1.2米/分钟；

S6：利用淬、回火炉对成型线材进行淬、回火处理，淬火温度1030～1060℃，回火温度630～660℃，成型线材走线速度1.5～2.5米/分钟，回火后进行盘线、收线；

S7：对完成S6步骤中完成淬、回火处理的成型线材通过绕环机进行连续绕环形成圆筒状线材，绕制的线速度5～7米/分钟，圆筒状线材的外径比刮片环公称直径大0.1～0.2mm；

S8：对绕环形成的圆筒线材依次进行脱脂处理、喷砂处理、碳氢清洗、装夹涂层处理，完成对成型线材的表面处理；

S9：对完成涂层处理的圆筒线材进行切断并对开口进行去毛刺处理，然后利用研磨机对刮片圆筒外周进行研磨和抛光，粗糙度达到Rz1.6，Ra0.25；

S10：对S9步骤完成研磨和抛光的圆筒线材安装内置橡胶套，为刮片环提供内撑张力后珩磨，珩磨压板角度采用0°10′±5′，珩磨剂采用煤油、机油、3μm的金刚砂的混合体，珩磨时间为20～35秒，在外圆顶面的平台上形成亮带，而且使得外圆磨顶点平台与外圆面大圆弧和小圆弧形成光滑过渡，得到刮片环；

S11：对刮片环进行清洗、检测，将刮片环和工字型的衬环组装后制得本发明。

作为本发明进一步的方案：所述S1、S2、S4、S5步骤中退火处理的温度为750～780℃，退火后的基体硬度为250～320HV。

作为本发明进一步的方案：所述S3步骤中，保留粗轧制的矩形丝的厚度尺寸比刮片环高度尺寸大0.3～0.5mm，矩形丝的宽度尺寸比刮片环径向厚度尺寸大0.3～0.6mm。

作为本发明进一步的方案：所述S4步骤中连续式轧机进行高精度轧制的具体操作为：连续式轧机第一道轧轧制矩形丝的厚度方向的两个平面，轧制后矩形丝的厚度尺寸比刮片环高度尺寸大0.005～0.008mm，连续式轧机第二道轧轧制矩形丝的宽度方向的两个面，采用平面轧辊轧制，轧制后钢带的宽度尺寸比刮片环径向厚度尺寸大0.005～0.008mm。

作为本发明进一步的方案：所述S8步骤中的表面处理的具体操作为：对绕环形成的圆筒线材利用碱液进行脱脂清洗，碱液PH值＝11，清洗温度60～65℃，脱脂清洗时间6分钟；对脱脂清洗后的圆筒线材的外圆面进行喷砂处理，活化表面，沙粒采用320目的玻璃珠或者500目的石英砂，喷砂压力5～7公斤，喷砂时间2分钟；对喷砂后的圆筒线材进行碳氢清洗，清洗温度110～120℃，清洗时间10分钟；对碳氢清洗后的圆筒线材进行装夹，并对其表面进行氮化、镀铬、CrN、DLC、陶瓷复合镀层中一种或任意几种复合涂层处理完成对成型线材的表面处理。

作为本发明进一步的方案：所述S7步骤中连续绕环过程中采用的绕圆滚轮、支撑滚轮、压力滚轮均采用槽型滚轮，其中支撑滚轮、压力滚轮的槽宽比成型线材厚度尺寸大0.05mm，绕圆滚轮的槽宽比成型线材的厚度尺寸大0.06mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用不对称桶面结构，外圆面靠近上表面的大圆弧段的桶面度大于外圆面靠近下底面段的桶面度，桶面顶点即竖直平台段偏向刮片环的下侧面，使得刮片环上行布油面积增大，有效提升了机油的油膜厚度均匀性，提高了润滑条件，有利于环与缸套的初期磨合，有利于刮油；

(2)本专利的刮片环外圆面高点设有一段竖直平台段，使得刮片环与缸套为面接触，增加了接触面积，降低了接触面压，降低环与缸套的接触磨损，使得刮片环长时间保持恒定的面压，对改善发动机的机油耗效果显著，降低拉缸风险；

(3)本专利的刮片环外圆面上平台段上设有目视可见的珩磨亮带，由于珩磨亮带偏向下侧面侧，故根据珩磨亮带可有效判别外圆大小桶面方向，为装机时环的方向判定提供便利，降低装机风险；

(4)本发明的制备方法通过桶面成型线材绕制实现偏桶面结构，替代了传统的成型磨工艺，对刮片环的环体变形影响较小，而且外圆采用珩磨工序形成珩磨亮带，可进一步消除机加工过程中造成的刮片外圆跳动，可以实现外圆偏桶面形状的高度一致性，实现了最优化的刮片圆度、波纹度，提高三组合油环的控油效果，降低了发动机的机油耗。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构示意图；

图2为图1实施例的尺寸示意图；

图3为本发明一种实施例的结构示意图；

图4为图2实施例的尺寸示意图；

图5为刮片环的装配示意图；

图6为本刮片环与传统刮片环的外圆圆度和波纹度实测值对比。

图中：1-刮片环基体、2-第一过渡圆弧段、3-大圆弧段、4-竖直平台段、5-第二过渡圆弧段、6-内圆面、7-小圆弧段、8-衬环、9-刮片环。

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。

请参阅图1、5，本发明实施例中，一种面压恒定的三组合活塞油环，包括工字型的衬环8，设置在所述衬环上下表面的刮片环9，所述刮片环包括刮片环基体1，所述刮片环基体的外圆面由第一过渡圆弧段2、大圆弧段3、竖直平台段4、第二过渡圆弧段5依次圆滑连接构成，所述第一过渡圆弧段2的圆弧半径为R2，所述第二过渡圆弧段5的圆弧半径为R3，所述大圆弧段3的圆弧半径为R1，所述大圆弧段的水平宽度为t1，所述竖直平台段4的高度为h1，所述竖直平台段4中点位置至所述刮片环基体1下底面的距离为h2，所述大圆弧段3与所述第一过渡圆弧段2连接处的位置至所述刮片环基体1下底面的距离为h3，所述第一过渡圆弧段2与所述刮片环基体1的上表面相连，所述第二过渡圆弧段5与所述刮片环基体1下底面相连，所述竖直平台段4靠近所述刮片环基体1下底面，所述竖直平台段4上设置有珩磨亮带，具有以下关系式：

R1＝1.2H～1.4H

R2＝0.05～0.10mm

R3＝0.05～0.12mm

t1＝15～40μm

h1＝0.05～0.15mm

h2＝0.2H～0.3H

h3＝0.65H～0.75H

其中H为刮片环基体的高，H＝0.30～0.60mm。

具体的，请参阅图1-4，所述刮片环基体1的内圆面6为圆弧状，内圆面你半径为R4，R4＝0.30～0.40mm。

具体的，请参阅图1、2，所述刮片环基体1的外圆面由第一过渡圆弧段2、大圆弧段3、竖直平台段4、第二过渡圆弧段5依次圆滑连接构成；所述第一过渡圆弧段2的圆弧半径为R2，R2＝0.05～0.10mm，所述第二过渡圆弧段5的圆弧半径为R3，R3＝0.05～0.12mm；所述大圆弧段3的圆弧半径为R1，R1＝1.2H～1.4H，所述大圆弧段的水平宽度为t1，t1＝15～40μm，所述竖直平台段4的高度为h1，h1＝0.05～0.15mm，所述竖直平台段4中点位置至所述刮片环基体1下底面的距离为h2，h2＝0.2H～0.3H，所述大圆弧段3与所述第一过渡圆弧段2连接处的位置至所述刮片环基体1下底面的距离为h3，h3＝0.65H～0.75H；所述竖直平台段4上设置有珩磨亮带，由于竖直平台段4偏向下侧面，通过珩磨亮带极易设备外圆的大小桶面的方向，为后续安装提供方便。所述竖直平台段4靠近所述刮片环基体1的下底面，因而使得大圆弧段3的桶面度较大，外圆面的桶面顶点偏向刮片环的下侧面，使得刮片环上行布油面积增大，有效提升了机油的油膜厚度均匀性，提高了润滑条件，且设有的竖直平台段4，使得刮片环与缸套为面接触，增加了接触面积，降低了接触面压，降低环与缸套的接触磨损，使得刮片环长时间保持稳定的面压。

具体的，请参阅图3、4，所述刮片环基体1的外圆面由第一过渡圆弧段2、大圆弧段3、竖直平台段4、小圆弧段7、第二过渡圆弧段5依次圆滑连接构成，所述小圆弧段与所述竖直平台段4圆滑过渡连接，所述小圆弧段7的圆弧半径为R5，R5＝0.1H～0.4H，所述小圆弧段的水平宽度为t2，t2＝1～5μm，所述小圆弧段与所述竖直平台段4连接处的位置至所述刮片环基体1下底面的距离为h4，h4＝0.15～0.25H；增加了小圆弧段7，小圆弧段7桶面度小于所述大圆弧段3桶面度，与传统的刮片环相比，外圆面下侧桶面弧面更短，有利于刮油。

S1：将原材料为17Cr马氏体不锈钢、13Cr马氏体不锈钢或碳素钢中任一种直径5.5mm的圆钢丝进行退火处理，退火处理的温度为750～780℃，退火后的圆钢丝基体硬度为250～320HV，对退火后的圆钢丝表面进行剥皮和研磨，单根圆钢丝的单边剥皮量设定范围0.10～0.25mm，剥皮速度1.3～2.5m/秒，剥皮刀具采用高硬度含硼钨钢；

S2：将剥皮后的圆钢丝利用拉丝延伸机进行拉伸延伸，拉丝量0.2～0.5mm,拉丝速度为4.5～5.5m/秒，拉丝过程中采用由氢氧化钙、硬脂酸、工业皂、滑石粉、工业碱组成的润滑粉，对拉丝后的圆钢丝进行退火处理，退火处理的温度为750～780℃，退火后的圆钢丝基体硬度为250～320HV，重复本步骤3～5次，直到钢丝的直径达到3.2mm，完成原材料处理；

S3：利用线材轧机把S2得到的圆钢丝轧成扁丝，再通过线材轧机把扁丝轧成矩形丝完成粗轧制，保留矩形丝的厚度尺寸比刮片环高度尺寸大0.3～0.5mm，矩形丝的宽度尺寸比刮片环径向厚度尺寸大0.3～0.6mm，粗轧制的线速度1.2～2.5米/分钟；

S4：对完成粗轧制的矩形丝进行退火处理，退火处理的温度为750～780℃，退火后的矩形丝基体硬度为250～320HV，通过连续式轧机对退火处理后的矩形丝进行高精度轧制，连续式轧机第一道轧轧制矩形丝的厚度方向的两个平面，轧制后矩形丝的厚度尺寸比刮片环高度尺寸大0.005mm，连续式轧机第二道轧轧制矩形丝的宽度方向的两个面，采用平面轧辊轧制，轧制后钢带的宽度尺寸比刮片环径向厚度尺寸大0.005mm,轧制的线速度0.8～1.5米/分钟，高精度轧制完成得到钢带；

S5：将S4步骤中完成高精度轧制的钢带进行退火处理，退火处理的温度为750～780℃，退火后的钢带基体硬度为250～320HV对退火后的钢带通过拉拔模具进行拉拔制得成型线材，拉拔模具的内孔尺寸与刮片环的尺寸一致，内孔的宽度方向一侧为对称的圆弧形状，另一侧为不对称的圆弧形状和顶点的平台，拉拔速度为0.8～1.2米/分钟；

S6：利用淬、回火炉对成型线材进行淬、回火处理，淬火温度1030～1060℃，回火温度630～660℃，成型线材走线速度1.5～2.5米/分钟，回火后利用工字轮进行盘线，盘线后收线在内衬筒上；

S7：对完成S6步骤中淬、回火处理的成型线材通过绕环机进行连续绕环形成圆筒状线材，绕制的线速度5～7米/分钟，圆筒的外径比刮片环公称直径大0.1～0.2mm，绕圆滚轮、支撑滚轮、压力滚轮均采用槽型滚轮，支撑滚轮、压力滚轮的槽宽比成型线材厚度尺寸大0.05mm，绕圆滚轮的槽宽比成型线材的厚度尺寸大0.06mm；

S8：对绕环形成的圆筒线材利用碱液进行脱脂，碱液PH值＝11，清洗温度60～65℃，清洗时间6分钟，对脱脂后的圆筒线材的外圆面进行喷砂处理，活化表面，沙粒采用320目的玻璃珠或者500目的石英砂，喷砂压力5～7公斤，喷砂时间2分钟，对喷砂后的圆筒线材进行碳氢清洗，清洗温度110～120℃，清洗时间10分钟，对碳氢清洗后的圆筒线材进行装夹，并对其表面进行氮化、镀铬、CrN、DLC、陶瓷复合镀层等一种或任意几种复合涂层处理完成对成型线材的表面处理；

S10：对S9步骤完成研磨和抛光的圆筒线材安装内置橡胶套，为刮片环提供内撑张力后珩磨，珩磨压板角度采用0°10′，珩磨剂采用煤油、机油、3um的金刚砂的比例为3：4：1的混合体，珩磨时间为20～35秒，在外圆顶面的平台上形成亮带，而且使得外圆磨顶点平台与外圆面大圆弧和小圆弧形成光滑过渡，得到刮片环；

具有以下具体实施例：

实施例1

根据上述面压恒定的三组合活塞油环制备方法制得以下尺寸的三组合活塞油环：H＝0.3mm，R1＝0.36mm，t1＝15μm，h1＝0.05mm，h2＝0.06mm，h3＝0.195mm，R2＝0.05mm，R3＝0.05mm，R4＝0.3mm，本实施例相比相同刮片环基底高H＝0.3mm的传统活塞环，传统活塞环的内圆侧和外圆侧均为半圆形，该半圆形的半径为该传统油环刮片环高的0.5倍，将本实施例活塞环与传统活塞环置于同款发动机上进行500小时的台架测试，上行布油后的缸壁油膜厚度增加33％，环组的摩擦力降低11％，下行刮油后的缸壁残余油膜厚度降低28％，机油耗降低47％，运行500h后刮片的磨损量降低39％。

实施例2

根据上述面压恒定的三组合活塞油环制备方法制得以下尺寸的三组合活塞油环：H＝0.4mm，R1＝0.52mm，t1＝28μm，h1＝0.08mm，h2＝0.1mm，h3＝0.28mm，R2＝0.07mm，R3＝0.07mm，R4＝0.35mm，本实施例相比相同刮片环基底高H＝0.3mm的传统活塞环，传统活塞环的内圆侧和外圆侧均为半圆形，该半圆形的半径为该传统油环刮片环高的0.5倍，将本实施例活塞环与传统活塞环置于同款发动机上进行500小时的台架测试，上行布油后的缸壁油膜厚度增加27％，环组的摩擦力降低9％，下行刮油后的缸壁残余油膜厚度降低26％，机油耗降低41％，运行500h后刮片的磨损量降低43％，且对本实施例与传统成型磨工艺制造的相同尺寸的活塞环的外圆圆度和波纹度进行测试，测试结果如图6，左边为本实施例活塞环的外圆圆度和波纹度测试结果，右边为传统成型磨工艺制造的相同尺寸的活塞环的外圆圆度和波纹度测试结果。

实施例3

根据上述面压恒定的三组合活塞油环制备方法制得以下尺寸的三组合活塞油环：H＝0.6mm，R1＝0.84mm，t1＝40μm，h1＝0.15mm，h2＝0.18mm，h3＝0.45mm，R2＝0.10mm，R3＝0.12mm，R4＝0.4mm，本实施例相比相同刮片环基底高H＝0.3mm的传统活塞环，传统活塞环的内圆侧和外圆侧均为半圆形，该半圆形的半径为该传统油环刮片环高的0.5倍，将本实施例活塞环与传统活塞环置于同款发动机上进行500小时的台架测试，上行布油后的缸壁油膜厚度增加29％，环组的摩擦力降低9％，下行刮油后的缸壁残余油膜厚度降低25％，机油耗降低36％，运行500h后刮片的磨损量降低37％。

实施例4

根据上述面压恒定的三组合活塞油环制备方法制得以下尺寸的三组合活塞油环：H＝0.4mm，R1＝0.52mm，t1＝28μm，h1＝0.08mm，h2＝0.1mm，h3＝0.28mm，R2＝0.07mm，R3＝0.07mm，R4＝0.35mm，R5＝0.1mm，t2＝3μm，h4＝0.08mm。

由以上实施例可以看出本发明通过偏桶面、竖直平台的结构，以及对该结构的尺寸限定，使得本发明具有良好的降油耗作用，以及优异的降低磨损的效果，且由图6可以看出，本发明的活塞环制备方法所制得的活塞环，其圆度、波纹度较传统成型磨工艺制造的活塞环圆度更优异、波纹度更小。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种面压恒定的三组合活塞油环，其特征在于，包括：工字型的衬环(8)，设置在所述衬环上下表面的刮片环(9)，所述刮片环包括刮片环基体(1)，所述刮片环基体的外圆面由第一过渡圆弧段(2)、大圆弧段(3)、竖直平台段(4)、第二过渡圆弧段(5)依次圆滑连接构成，所述第一过渡圆弧段(2)的圆弧半径为R2，所述第二过渡圆弧段(5)的圆弧半径为R3，所述大圆弧段(3)的圆弧半径为R1，所述大圆弧段的水平宽度为t1，所述竖直平台段(4)的高度为h1，所述竖直平台段(4)中点位置至所述刮片环基体(1)下底面的距离为h2，所述大圆弧段(3)与所述第一过渡圆弧段(2)连接处的位置至所述刮片环基体(1)下底面的距离为h3，所述第一过渡圆弧段(2)与所述刮片环基体(1)的上表面相连，所述第二过渡圆弧段(5)与所述刮片环基体(1)下底面相连，所述竖直平台段(4)靠近所述刮片环基体(1)下底面，所述竖直平台段(4)上设置有珩磨亮带，具有以下关系式：

R1＝1.2H～1.4H

R2＝0.05～0.10mm

R3＝0.05～0.12mm

t1＝15～40μm

h1＝0.05～0.15mm

h2＝0.2H～0.3H

h3＝0.65H～0.75H

其中H为刮片环基体的高，H＝0.30～0.60mm。

2.根据权利要求1所述的一种面压恒定的三组合活塞油环，其特征在于，还包括设置在所述竖直平台段(4)与所述第二过渡圆弧段(2)间的小圆弧段(7)，所述小圆弧段与所述竖直平台段(4)圆滑过渡连接，所述小圆弧段(7)的圆弧半径为R5，R5＝0.1H～0.4H，所述小圆弧段的水平宽度为t2，t2＝1～5μm，所述小圆弧段与所述竖直平台段(4)连接处的位置至所述刮片环基体(1)下底面的距离为h4，h4＝0.15H～0.25H。

3.根据权利要求1所述的一种面压恒定的三组合活塞油环，其特征在于，所述刮片环基体(1)的内圆面(6)为圆弧状，内圆面半径为R4，R4＝0.30～0.40mm。

4.根据权利要求1所述的一种面压恒定的三组合活塞油环，其特征在于，所述刮片环基体(1)的上表面、下底面、外圆面以及内圆面表面上设置有氮化层、镀铬层、CrN层、DLC层、陶瓷复合镀层中的一种或组合。

5.一种根据权利要求1-4所述的面压恒定的三组合活塞油环的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述S1、S2、S4、S5步骤中退火处理的温度为750～780℃，退火后的基体硬度为250～320HV。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述S3步骤中，保留粗轧制的矩形丝的厚度尺寸比刮片环高度尺寸大0.3～0.5mm，矩形丝的宽度尺寸比刮片环径向厚度尺寸大0.3～0.6mm。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述S4步骤中连续式轧机进行高精度轧制的具体操作为：连续式轧机第一道轧轧制矩形丝的厚度方向的两个平面，轧制后矩形丝的厚度尺寸比刮片环高度尺寸大0.005～0.008mm，连续式轧机第二道轧轧制矩形丝的宽度方向的两个面，采用平面轧辊轧制，轧制后钢带的宽度尺寸比刮片环径向厚度尺寸大0.005～0.008mm。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述S8步骤中的表面处理的具体操作为：对绕环形成的圆筒线材利用碱液进行脱脂清洗，碱液PH值＝11，清洗温度60～65℃，脱脂清洗时间6分钟；对脱脂清洗后的圆筒线材的外圆面进行喷砂处理，活化表面，沙粒采用320目的玻璃珠或者500目的石英砂，喷砂压力5～7公斤，喷砂时间2分钟；对喷砂后的圆筒线材进行碳氢清洗，清洗温度110～120℃，清洗时间10分钟；对碳氢清洗后的圆筒线材进行装夹，并对其表面进行氮化、镀铬、CrN、DLC、陶瓷复合镀层中一种或任意几种复合涂层处理完成对成型线材的表面处理。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述S7步骤中连续绕环过程中采用的绕圆滚轮、支撑滚轮、压力滚轮均采用槽型滚轮，其中支撑滚轮、压力滚轮的槽宽比成型线材厚度尺寸大0.05mm，绕圆滚轮的槽宽比成型线材的厚度尺寸大0.06mm。