CN113930730A - 一种活塞环侧面类金刚石薄膜加工工艺及其工装组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种活塞环侧面类金刚石薄膜加工工艺及其工装组件，该镀膜加工工艺具体包括以下步骤：步骤一、对活塞环表面进行抛光或喷砂处理；步骤二、对活塞环进行碳氢清洗，将活塞环表面的油污洗净；步骤三、将洗净的活塞环装夹到特定工装组件上；步骤四、对安装后活塞环外圆和侧面进行过渡层的打底；步骤五、将打底过渡层后的活塞环表面进行碳层镀膜；步骤六、对镀膜后的活塞环表面进行打磨抛光，完成对活塞环的镀膜加工，本发明通过在活塞环的侧面镀上一层类金刚石涂层，提高活塞环的侧面耐磨性，降低活塞环侧面对环槽的攻击，有利于降低发动机的机油耗和漏气量，对于高爆压、高热负荷的发动机有更加明显的效果。

Description

一种活塞环侧面类金刚石薄膜加工工艺及其工装组件
技术领域
本发明涉及活塞环生产加工技术领域，具体涉及一种活塞环侧面类金刚石薄膜加工工艺及其工装组件。
背景技术
活塞环是一种具有较大向外扩张变形的金属弹性环，它被装配到剖面与其相应的环形槽内。往复和旋转运动的活塞环，依靠气体或液体的压力差，在环外圆面和气缸以及环和环槽的一个侧面之间形成密封。
现有的活塞环具有以下缺点：
1、活塞环侧面没有涂层或涂层抗磨损能力较低，活塞环侧面对环槽的攻击程度较大。
2、磨损程度增大导致漏气通道增大，增大发动机的漏气量，也增大了发动机的机油耗，降低了发动机的功率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种活塞环侧面类金刚石薄膜加工工艺及其工装组件，通过在活塞环的侧面镀上一层类金刚石涂层，提高活塞环的侧面耐磨性，降低活塞环侧面对环槽的攻击，也解决了活塞环侧面与活塞发生铝粘着的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种活塞环侧面类金刚石薄膜加工工艺，该镀膜加工工艺具体包括以下步骤：
步骤一、对活塞环表面进行抛光或喷砂处理；
步骤二、对活塞环进行碳氢清洗，将活塞环表面的油污洗净；
步骤三、将洗净的活塞环装夹到特定工装组件上；
步骤四、对安装后活塞环外圆和侧面进行过渡层的打底；
步骤五、将打底过渡层后的活塞环表面进行碳层镀膜；
步骤六、对镀膜后的活塞环表面进行打磨抛光，完成对活塞环的镀膜加工。
作为本发明进一步的方案：所述过渡层为Ti、Cr、Ni或W的单种材质时，其过渡层的厚度为0.1-0.5μm。
作为本发明进一步的方案：所述过渡层为Ti、Cr、Ni或W的任意两种组合材质时，其过渡层的厚度为0.2-0.7μm。
作为本发明进一步的方案：所述碳层镀膜采用物理气相沉积或者化学气相沉积的方式。
作为本发明进一步的方案：所述碳层镀膜的厚度为1-10μm。
作为本发明进一步的方案：活塞环打磨抛光后表面粗糙度为Ra0.05-0.5，Rz0.2-3.0。
作为本发明进一步的方案：一种活塞环侧面类金刚石薄膜加工工装组件，包括轴杆，所述轴杆两端均固定连接有连接座，轴杆上均匀固定设置有若干组套件，套件外周呈环形阵列安装有多个环支撑件，环支撑件用于定位支撑活塞环进行侧面镀膜加工。
作为本发明进一步的方案：相邻所述套件之间的距离为5-100mm。
作为本发明进一步的方案：所述环支撑件包括支撑套件和支撑连杆，支撑套件上设置有安装孔，支撑连杆滑动设置在安装孔处，安装孔内设置有弹簧，弹簧两端分别连接支撑套件和支撑连杆上。
作为本发明进一步的方案：所述支撑连杆远离支撑套件的一端设置有弧形撑杆，弧形撑杆上设置有限位轮。
本发明的有益效果：
(1)通过在活塞环的侧面镀上一层类金刚石涂层，提高活塞环的侧面耐磨性，降低活塞环侧面对环槽的攻击，也解决了活塞环侧面与活塞发生铝粘着的问题。有利于降低发动机的机油耗和漏气量，对于高爆压、高热负荷的发动机有更加明显的效果。
(2)特定的工装组件可以将活塞环进行稳定安装，确保在后续镀膜处理时活塞环的稳定性，同时特定的工装组件可以同时对多个不同规格的活塞环进行加工，有效提高加工效率。
(3)碳层镀膜采用物理气相沉积、化学气相沉积或者喷涂的方式，膜层的成分有很多，例如MoS2、CrN等，镀膜后的活塞环涂层的硬度范围为1800-3000Hv，使活塞环的侧面更加耐磨，表面的粗糙度更小，对环槽的攻击更小，可以降低漏气量和机油耗。
(4)利用弹簧的弹性作用确保对支撑连杆对活塞环的稳定支撑，同时在支撑连杆的端部设置弧形撑杆，弧形撑杆上设置有凹弧结构用于活塞环的定位，并且在弧形撑杆的端部设置限位轮对活塞环进行装夹限位，实现对不同规格活塞环的定位支撑。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明活塞环表面镀膜的一种形式示意图；
图2是本发明活塞环表面镀膜的另一种形式示意图；
图3是本发明工装组件使用状态下立体结构示意图；
图4是本发明工装组件使用状态下剖视结构示意图；
图5是本发明工装组件的立体结构示意图；
图6是本发明工装组件的主视结构示意图；
图7是本发明工装组件的俯视结构示意图；
图8是本发明环支撑件的结构示意图。
图中：1、连接座；2、轴杆；3、套件；4、环支撑件；41、支撑套件；42、安装孔；43、支撑连杆；44、弹簧；45、弧形撑杆；46、限位轮；5、活塞环。
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。
本发明为一种活塞环侧面类金刚石薄膜加工工艺，该镀膜加工工艺具体包括以下步骤：
步骤一、对活塞环5表面进行抛光或喷砂处理；
步骤二、对活塞环5进行碳氢清洗，将活塞环5表面的油污洗净，保证镀膜前表面的清洁度，防止因活塞环5表面存在油污或者杂质，影响到喷涂品质，进而影响到活塞环5整体的成品质量；
步骤三、将洗净的活塞环5装夹到特定工装组件上，特定的工装组件可以将活塞环5进行稳定安装，确保在后续镀膜处理时活塞环5的稳定性，同时特定的工装组件可以同时对多个不同规格的活塞环5进行加工，有效提高加工效率；
步骤四、对安装后活塞环5外圆和侧面进行过渡层的打底，过渡层为Ti、Cr、Ni或W的单种材质时，其过渡层的厚度为0.1-0.5μm；过渡层为Ti、Cr、Ni或W的任意两种组合材质时，其过渡层的厚度为0.2-0.7μm；
步骤五、将打底过渡层后的活塞环5表面进行碳层镀膜，碳层镀膜可以采用多弧或磁过滤真空阴极弧；
步骤六、对镀膜后的活塞环5表面进行打磨抛光，完成对活塞环5的镀膜加工，活塞环打磨抛光后表面粗糙度为Ra0.05-0.5，Rz0.2-3.0。
在对活塞环5进行碳层镀膜加工时，可以根据实际需求选择对活塞环5的外圆面和上下侧面同时进行镀膜，如图1所示，这种镀膜加工可以对活塞环5的外侧面进行全面的处理，有效提高活塞环5的整体质量。
然而有些情况下，无需对活塞环5的外侧面进行全面处理，因此仅需要对活塞环5的外圆面和下侧面进行镀膜，如图2所示，这种镀膜加工对活塞环5局部镀膜处理，适应特定的工作环境下。
碳层镀膜采用物理气相沉积或者化学气相沉积的方式，膜层的成分有很多，例如MoS2、CrN等，镀膜后的活塞环5涂层的硬度范围为1800-3000Hv，使活塞环5的侧面更加耐磨，表面的粗糙度更小，对环槽的攻击更小，可以降低漏气量和机油耗。
本实施例还公开一种活塞环侧面类金刚石薄膜加工工装组件，如图3-8所示，工装组件主要由一根轴杆2和若干个套件3组成，在轴杆2的两端均固定连接有连接座1，连接座1用于与外部驱动机构相连，通过驱动机构带动连接座1和轴杆2进行转动，从而便于将安装在工装组件上的活塞环5进行镀膜加工，利用转动的方式实现对活塞环5的外周侧面进行镀膜，可以实现对活塞环5外周侧面进行均匀，快速镀膜。
若干个套件3均安装在轴杆2上，若干个套件3上呈环形阵列设置有多组环支撑件4，环支撑件4用于对活塞环5的内周侧壁进行支撑，确保活塞环5在镀膜加工时保持稳定性，同时套件3之间的距离在5-100mm，可以根据加工不同的活塞环5调节套件3之间的距离，同时每个套件3均是单独的结构，可以在同一个轴杆2的不同套件3上安装不同规格的活塞环5，实现一个工装组件同时对不同规格的活塞环5进行加工。
环支撑件4包括支撑套件41和支撑连杆43，支撑套件41上设置有安装孔42，支撑连杆43滑动设置在安装孔42处，安装孔42内设置有弹簧44，弹簧44两端分别连接支撑套件41和支撑连杆43上。所述支撑连杆43远离支撑套件41的一端设置有弧形撑杆45，弧形撑杆45上设置有限位轮46，根据活塞环5的结构规格不同，利用弹簧44的弹性作用确保对支撑连杆43对活塞环5的稳定支撑，同时在支撑连杆43的端部设置弧形撑杆45，弧形撑杆45上设置有凹弧结构用于活塞环5的定位，并且在弧形撑杆45的端部设置限位轮46对活塞环5进行装夹限位，工装组件可装载的活塞环5环径为50-300mm。
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 (10)

1.一种活塞环侧面类金刚石薄膜加工工艺，其特征在于，该镀膜加工工艺具体包括以下步骤：
步骤一、对活塞环(5)表面进行抛光或喷砂处理；
步骤二、对活塞环(5)进行碳氢清洗，将活塞环(5)表面的油污洗净；
步骤三、将洗净的活塞环(5)装夹到特定工装组件上；
步骤四、对安装后活塞环(5)外圆和侧面进行过渡层的打底；
步骤五、将打底过渡层后的活塞环(5)表面进行碳层镀膜；
步骤六、对镀膜后的活塞环(5)表面进行打磨抛光，完成对活塞环(5)的镀膜加工。
2.根据权利要求1所述的一种活塞环侧面类金刚石薄膜加工工艺，其特征在于，所述过渡层为Ti、Cr、Ni或W的单种材质时，其过渡层的厚度为0.1-0.5μm。
3.根据权利要求1所述的一种活塞环侧面类金刚石薄膜加工工艺，其特征在于，所述过渡层为Ti、Cr、Ni或W的任意两种组合材质时，其过渡层的厚度为0.2-0.7μm。
4.根据权利要求1所述的一种活塞环侧面类金刚石薄膜加工工艺，其特征在于，所述碳层镀膜采用物理气相沉积或者化学气相沉积的方式。
5.根据权利要求1所述的一种活塞环侧面类金刚石薄膜加工工艺，其特征在于，所述碳层镀膜的厚度为1-10μm。
6.根据权利要求1所述的一种活塞环侧面类金刚石薄膜加工工艺，其特征在于，活塞环(5)打磨抛光后表面粗糙度为Ra0.05-0.5，Rz0.2-3.0。
7.一种活塞环侧面类金刚石薄膜加工工装组件，其特征在于，包括轴杆(2)，所述轴杆(2)两端均固定连接有连接座(1)，轴杆(2)上均匀固定设置有若干组套件(3)，套件(3)外周呈环形阵列安装有多个环支撑件(4)，环支撑件(4)用于定位支撑活塞环(5)进行侧面镀膜加工。
8.根据权利要求7所述的一种活塞环侧面类金刚石薄膜加工工装组件，其特征在于，相邻所述套件(3)之间的距离为5-100mm。
9.根据权利要求7所述的一种活塞环侧面类金刚石薄膜加工工装组件，其特征在于，所述环支撑件(4)包括支撑套件(41)和支撑连杆(43)，支撑套件(41)上设置有安装孔(42)，支撑连杆(43)滑动设置在安装孔(42)处，安装孔(42)内设置有弹簧(44)，弹簧(44)两端分别连接支撑套件(41)和支撑连杆(43)上。
10.根据权利要求9所述的一种活塞环侧面类金刚石薄膜加工工装组件，其特征在于，所述支撑连杆(43)远离支撑套件(41)的一端设置有弧形撑杆(45)，弧形撑杆(45)上设置有限位轮(46)。
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