CN113798156A - 一种活塞表面改质强化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种活塞表面改质强化工艺，包括以下步骤:S1、自动上料，利用自动上料机将活塞进行上料，使活塞进入喷涂位置；S2、喷射，将改质涂料通过喷射装置喷射在活塞的顶面及内销座表面，在活塞表面形成改质层；S3、对改质层进行检测，当改质后的活塞硬度值HV和改质层深度均在标准区间内时，则对活塞进行清洗；S4、清洗；S5、利用自动装箱机对活塞进行装箱，完成改质强化工艺。本发明中的活塞表面改质强化工艺使得发动机运行时惯性力低、油耗低，大大改善了发动机性能，环保节能。
Description
技术领域
本发明涉及活塞表面处理技术领域，具体涉及一种活塞表面改质强化工艺。
背景技术
活塞作为发动机内的核心部件，既要在发动机高爆压、高温下强度确保，同时兼并活塞轻量化。
现有的活塞在汽油机市场普遍采用铝合金材料进行制造，但铝合金材料在对应高爆压、高温下，越发呈现疲软现象。但若替换成钢铁合金等材料，又会导致活塞重量大大提升，因此需要一个能在不改变活塞结构、材料的前提下，便能够提升活塞强度的技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种活塞表面改质强化工艺。
解决以下技术问题：
现有的活塞在汽油机市场普遍采用铝合金材料进行制造，但铝合金材料在对应高爆压、高温下，越发呈现疲软现象。但若替换成钢铁合金等材料，又会导致活塞重量大大提升，因此需要一个能在不改变活塞结构、材料的前提下，便能够提升活塞强度的技术。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种活塞表面改质强化工艺，包括以下步骤:
S1、自动上料，利用自动上料机将活塞进行上料，使活塞进入喷涂位置；
S2、喷射，将改质涂料通过喷射装置喷射在活塞的顶面及内销座表面，在活塞表面形成改质层；
S3、对改质层进行检测，当改质后的活塞硬度值HV和改质层深度均在标准区间内时，则对活塞进行清洗；
S4、清洗，清洗的步骤如下：
S41、将活塞放置在漂洗位置，并对其进行漂洗；
S42、将漂洗后的活塞进行两次超声波清洗；
S43、将超声波清洗后的活塞进行水洗；
S44、将水洗后的活塞进行中压洗净；
S45、对中压洗净的活塞进行外径测定；
S46、对外径测定满足标准的活塞进行热水清洗；
S47、对活塞进行吹干；
S5、利用自动装箱机对活塞进行装箱，完成改质强化工艺。
进一步的，所述改质涂料为铁微粒子，铁微粒子的大小为50-80μm。
进一步的，改质后的活塞硬度值HV的标准区间为150-200。
进一步的，改质层深度的标准区间为4-6um。
进一步的，活塞外径的标准为70-80mm。
进一步的，所述喷射装置的工作过程如下：
第一步、先将需要改质的活塞放在两个环形夹紧板之间，通过夹紧电机带动两个环形夹紧板相互靠近对活塞进行夹紧；
第二步、通过外界喷射源将铁微粒子从喷射头喷射出来，对活塞内外表面进行喷射，通过转动电机带动活塞产生转动，提高喷射的效果，同时启动传动电机带动两个喷射头在竖直方向上往复运动，对活塞的不同位置进行喷射，进一步提高喷射效果。
本发明的有益效果：
本发明中的活塞表面改质强化工艺使得发动机运行时惯性力低、油耗低，大大改善了发动机性能，环保节能，体现了高科技创新理念。在节约能源方面有显著效果，深受好评，积极响应国家建设资源节约型、环境友好型社会的发展方向。由于该设计技术创新特点好，配置优越，真正实现了节能降排效果，是现代发动机活塞行业上一次质的飞跃。
本发明中通过限定微粒子的大小、改质后活塞的硬度和改质层的深度在标准的范围内，使得改质后的活塞得到更高的强度，提高活塞的性能。
本发明通过夹紧机构设置环形夹紧板用于夹紧活塞，便于活塞保持稳定，使其在喷射铁微粒子时不产生偏移，喷射更均匀。先将需要改质的活塞放在两个环形夹紧板之间，启动夹紧电机，驱动其输出端带动螺纹杆转动，通过两个第一滑动座分别与正螺纹和逆螺纹螺纹连接，配合第一滑杆带动两个第一滑动座相互靠近，从而通过第一连接杆带动两个环形夹紧板相互靠近对活塞进行夹紧。
通过转动机构的设置使对夹紧机构可以转动，便于活塞的转动，使其在喷射铁微粒子时能够更加均匀和充分。启动转动电机，驱动其输出端带动主动直齿轮转动，配合从动直齿轮带动转动杆上的夹紧台转动，从而使活塞产生转动，提高喷射的效果；
通过喷射机构的设置，使喷射头做上下往复运动，对活塞进行充分的喷射，增强喷射效果，提高喷射效率。启动传动电机，驱动其输出端带动偏心轮转动，配合第二复位弹簧和传动板带动传动杆做水平方向上的往复运动，从而带动传动块在水平方向上做往复运动，配合第三连接杆和第一复位弹簧带动两个第二滑动座在第二滑杆上往复滑动，进而通过第二连接杆带动两个喷射头在竖直方向上往复运动，对活塞的不同位置进行喷射，进一步提高喷射效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明活塞改质后的抗拉强度变化柱状图；
图3是本发明活塞改质后的疲劳强度变化柱状图；
图4是本发明喷射装置的结构示意图；
图5是本发明转动机构的结构示意图；
图6是本发明夹紧机构的结构示意图；
图7是本发明喷射机构的结构示意图；
图8是本发明传动室的内部结构示意图。
图中：1、工作室；2、转动机构；3、夹紧机构；4、喷射机构；201、转动室；202、转动杆；203、从动直齿轮；204、转动电机；205、主动直齿轮；301、夹紧台；302、夹紧电机；303、螺纹杆；304、第一滑杆；305、第一滑动座；306、滑块；307、第一滑槽；308、第一连接杆；309、环形夹紧板；401、喷射室；402、第二滑杆；403、第二滑动座；404、第一复位弹簧；405、第二滑槽；406、第二连接杆；407、喷射头；408、传动室；409、传动杆；410、传动板；411、传动块；412、第三连接杆；413、传动电机；414、偏心轮；415、第二复位弹簧。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种活塞表面改质强化工艺，包括以下步骤:
S1、自动上料，利用自动上料机将活塞进行上料，使活塞进入喷涂位置；
S2、喷射，将改质涂料通过喷射装置喷射在活塞的顶面及内销座表面，在活塞表面形成改质层；
S3、对改质层进行检测，当改质后的活塞硬度值HV和改质层深度均在标准区间内时，则对活塞进行清洗；
S4、清洗，清洗的步骤如下：
S41、将活塞放置在漂洗位置，并对其进行漂洗；
S42、将漂洗后的活塞进行两次超声波清洗；
S43、将超声波清洗后的活塞进行水洗；
S44、将水洗后的活塞进行中压洗净；
S45、对中压洗净的活塞进行外径测定；
S46、对外径测定满足标准的活塞进行热水清洗；
S47、对活塞进行吹干；
S5、利用自动装箱机对活塞进行装箱，完成改质强化工艺。
所述改质涂料为铁微粒子，铁微粒子的大小为50μm。
改质后的活塞硬度值HV的标准区间为150。
改质层深度的标准区间为4um。
活塞外径的标准为70mm。
实施例2
一种活塞表面改质强化工艺，包括以下步骤:
S1、自动上料，利用自动上料机将活塞进行上料，使活塞进入喷涂位置；
S2、喷射，将改质涂料通过喷射装置喷射在活塞的顶面及内销座表面，在活塞表面形成改质层；
S3、对改质层进行检测，当改质后的活塞硬度值HV和改质层深度均在标准区间内时，则对活塞进行清洗；
S4、清洗，清洗的步骤如下：
S41、将活塞放置在漂洗位置，并对其进行漂洗；
S42、将漂洗后的活塞进行两次超声波清洗；
S43、将超声波清洗后的活塞进行水洗；
S44、将水洗后的活塞进行中压洗净；
S45、对中压洗净的活塞进行外径测定；
S46、对外径测定满足标准的活塞进行热水清洗；
S47、对活塞进行吹干；
S5、利用自动装箱机对活塞进行装箱，完成改质强化工艺。
所述改质涂料为铁微粒子，铁微粒子的大小为65μm。
改质后的活塞硬度值HV的标准区间为170。
改质层深度的标准区间为5um。
活塞外径的标准为75mm。
实施例3
一种活塞表面改质强化工艺，包括以下步骤:
S1、自动上料，利用自动上料机将活塞进行上料，使活塞进入喷涂位置；
S2、喷射，将改质涂料通过喷射装置喷射在活塞的顶面及内销座表面，在活塞表面形成改质层；
S3、对改质层进行检测，当改质后的活塞硬度值HV和改质层深度均在标准区间内时，则对活塞进行清洗；
S4、清洗，清洗的步骤如下：
S41、将活塞放置在漂洗位置，并对其进行漂洗；
S42、将漂洗后的活塞进行两次超声波清洗；
S43、将超声波清洗后的活塞进行水洗；
S44、将水洗后的活塞进行中压洗净；
S45、对中压洗净的活塞进行外径测定；
S46、对外径测定满足标准的活塞进行热水清洗；
S47、对活塞进行吹干；
S5、利用自动装箱机对活塞进行装箱，完成改质强化工艺。
所述改质涂料为铁微粒子，铁微粒子的大小为80μm。
改质后的活塞硬度值HV的标准区间为200。
改质层深度的标准区间为6um。
活塞外径的标准为80mm。
所述活塞的表面材质为Al，且改质后活塞的内外表面形成有改质层，改质层均匀的分布在活塞内外表面，所述改质层由Fe粒子冲击后的活塞本体头部及内腔表面的Al原子组成，同时Fe粒子的高速运动通过粒子喷射嘴对其的加速而形成，上述对活塞本体表面的处理过程称之为FSR-K处理。
运动中的Fe粒子能够将活塞内外表面的Al层中的Al原子进行撞击，使原本活塞内外表面的Al原子被Fe粒子冲击的更加致密，从而形成改质层，工作人员对活塞进行FSR-K处理前后进行对比实验，在相同的外部条件下，工作人员分别对处理前后的活塞原材料试样的抗拉强度以及抗疲劳强度进行分别测试，从图2中可以得出：经过FSR-K处理后的活塞原材料试样抗疲劳强度比处理前的抗疲劳强度提高5%，从图3中可以得出：经过FSR-K处理后的活塞原材料试样抗疲劳强度比处理前的抗疲劳强度提高10%，从上述实验数据中可以推导得出：通过FSR-K处理在活塞内外表面形成的改质层，使活塞的抗拉抗疲劳强度增加，提高了活塞本身的性能。
请参阅图1-8所示，上述实施例中所述喷射装置，包括工作室1，工作室1的内部底端设有转动机构2，转动机构2包括与工作室1的内部底端相固定的转动室201，转动室201的内部底端中心处转动连接有转动杆202，转动杆202的顶端穿过转动室201且与转动室201转动连接，转动杆202的外表面底端固定有从动直齿轮203，转动室201的内部顶端固定有转动电机204，转动电机204的输出端固定有主动直齿轮205，主动直齿轮205与从动直齿轮203相啮合，转动杆202的顶端固定有夹紧机构3；转动机构2的设置使对夹紧机构3可以转动，便于活塞的转动，使其在喷射铁微粒子时能够更加均匀和充分。
夹紧机构3包括与转动杆202的顶端相固定的夹紧台301，夹紧台301的内部一侧壁固定有夹紧电机302，夹紧电机302的输出端固定有螺纹杆303，螺纹杆303与夹紧台301的内部侧壁转动连接，螺纹杆303的下方设有第一滑杆304，第一滑杆304的两端分别与夹紧台301的内部两侧壁相固定，螺纹杆303的外表面两端分别设有正螺纹和逆螺纹，正螺纹和逆螺纹的外表面分别套接有两个对称分布的第一滑动座305，两个第一滑动座305分别与正螺纹和逆螺纹螺纹连接，第一滑动座305的底部固定有滑块306，滑块306套接在第一滑杆304的外表面且与第一滑杆304滑动连接，夹紧台301的顶部开设有第一滑槽307，第一滑动座305的顶部固定有第一连接杆308，第一连接杆308的顶端穿过第一滑槽307且与第一滑槽307滑动连接，第一连接杆308的顶端固定有环形夹紧板309；夹紧机构3设置环形夹紧板309用于夹紧活塞，便于活塞保持稳定，使其在喷射铁微粒子时不产生偏移，喷射更均匀。
工作室1的内部两侧设有对称分布的喷射机构4，喷射机构4包括与工作室1内壁相固定的喷射室401，喷射室401的内部顶端和底端固定有第二滑杆402，第二滑杆402的外表面套接有两个对称分布的第二滑动座403，第二滑动座403与第二滑杆402滑动连接，第二滑杆402的外表面两端套接有对称分布的第一复位弹簧404，第一复位弹簧404的两端分别与喷射室401和第二滑动座403相固定，两个喷射室401相互靠近的一侧开设有第二滑槽405，第二滑动座403靠近第二滑槽405的一侧固定有第二连接杆406，第二连接杆406穿过第二滑槽405且与第二滑槽405滑动连接，第二连接杆406远离第二滑动座403的一端固定有喷射头407，喷射头407用于喷射铁微粒子，喷射头407通过喷射管与外界喷射源相连接。
工作室1的外部两侧壁固定有对称分布的传动室408，传动室408的内部设有传动杆409，传动杆409的一端穿过传动室408、工作室1和喷射室401且位于喷射室401的内部，传动杆409的另一端固定有传动板410，传动杆409位于喷射室401内部的一端固定有传动块411，传动块411的上下两端分别与两个第二滑动座403的一侧铰链连接有对称分布的第三连接杆412，传动室408的外部底端固定有传动电机413，传动电机413的输出端固定有偏心轮414，偏心轮414与传动板410的一侧相接触，传动杆409的外表面套接有第二复位弹簧415，第二复位弹簧415的两端分别与传动板410和传动室408相固定。
喷射装置的工作过程及原理
本发明在使用时，先将需要改质的活塞放在两个环形夹紧板309之间，启动夹紧电机302，驱动其输出端带动螺纹杆303转动，通过两个第一滑动座305分别与正螺纹和逆螺纹螺纹连接，配合第一滑杆304带动两个第一滑动座305相互靠近，从而通过第一连接杆308带动两个环形夹紧板309相互靠近对活塞进行夹紧；
通过外界喷射源将铁微粒子从喷射头407喷射出来，对活塞内外表面进行喷射，启动转动电机204，驱动其输出端带动主动直齿轮205转动，配合从动直齿轮203带动转动杆202上的夹紧台301转动，从而使活塞产生转动，提高喷射的效果，同时启动传动电机413，驱动其输出端带动偏心轮414转动，配合第二复位弹簧415和传动板410带动传动杆409做水平方向上的往复运动，从而带动传动块411在水平方向上做往复运动，配合第三连接杆412和第一复位弹簧404带动两个第二滑动座403在第二滑杆402上往复滑动，进而通过第二连接杆406带动两个喷射头407在竖直方向上往复运动，对活塞的不同位置进行喷射，进一步提高喷射效果。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (6)
1.一种活塞表面改质强化工艺，其特征在于，包括以下步骤:
S1、自动上料，利用自动上料机将活塞进行上料，使活塞进入喷涂位置；
S2、喷射，将改质涂料通过喷射装置喷射在活塞的顶面及内销座表面，在活塞表面形成改质层；
S3、对改质层进行检测，当改质后的活塞硬度值HV和改质层深度均在标准区间内时，则对活塞进行清洗；
S4、清洗，清洗的步骤如下：
S41、将活塞放置在漂洗位置，并对其进行漂洗；
S42、将漂洗后的活塞进行两次超声波清洗；
S43、将超声波清洗后的活塞进行水洗；
S44、将水洗后的活塞进行中压洗净；
S45、对中压洗净的活塞进行外径测定；
S46、对外径测定满足标准的活塞进行热水清洗；
S47、对活塞进行吹干；
S5、利用自动装箱机对活塞进行装箱，完成改质强化工艺。
2.根据权利要求1所述的一种活塞表面改质强化工艺，其特征在于，所述改质涂料为铁微粒子，铁微粒子的大小为50-80μm。
3.根据权利要求1所述的一种活塞表面改质强化工艺，其特征在于，改质后的活塞硬度值HV的标准区间为150-200。
4.根据权利要求1所述的一种活塞表面改质强化工艺，其特征在于，改质层深度的标准区间为4-6um。
5.根据权利要求1所述的一种活塞表面改质强化工艺，其特征在于，活塞外径的标准为70-80mm。
6.根据权利要求1所述的一种活塞表面改质强化工艺,其特征在于，所述喷射装置的工作过程如下：
第一步、先将需要改质的活塞放在两个环形夹紧板(309)之间，通过夹紧电机(302)带动两个环形夹紧板(309)相互靠近对活塞进行夹紧；
第二步、通过外界喷射源将铁微粒子从喷射头(407)喷射出来，对活塞内外表面进行喷射，通过转动电机(204)带动活塞产生转动，提高喷射的效果，同时启动传动电机(413)带动两个喷射头(407)在竖直方向上往复运动，对活塞的不同位置进行喷射，进一步提高喷射效果。
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