一种铝合金镶圈活塞的热处理方法及其装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种铝合金镶圈活塞的热处理方法及处理装置，包括如下步骤：出炉后25秒内将热处理筐放入淬火装置中，使活塞销孔中心线以下部位进行淬水，水温要求40℃-60℃，淬水时间为4-7min；同时，热处理筐上面有自上而下的下吹风对活塞头部进行水雾风冷。所述热处理筐为圆筐，在淬水热处理筐的上面有可移动的下吹风装置。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、活塞机械性能得到提高，2、活塞耐磨镶圈与铝活塞本体的粘结面积率得到提高。
【专利说明】一种铝合金镶圈活塞的热处理方法及其装置
[0001]【技术领域】:
本发明涉及铝合金活塞热处理方法，具体为一种铝合金镶圈活塞的热处理方法及其装置。 [0002]【背景技术】:
铝合金材料镶圈活塞的淬火冷却在制造铝活塞过程中是技术难度较大的一个过程，它直接影响铝活塞的最终性能和镶圈粘结面积率。铝活塞淬火时固溶处理效果好，就能够充分保证了活塞的高性能，并能够发挥活塞在发动机的最大作用。
[0003]高铜铝合金镶圈活塞热处理现状:
铝合金活塞通常采用淬火+人工时效处理。淬火方式有铸造余热淬火和铸造完成后重新加热淬火。铝合金镶圈活塞大多数是增压柴油机活塞，镶圈粘结面积率的好坏直接影响活塞在发动机的性能。目前，铝合金镶圈活塞只能采用铸造后余热淬火，如整体采用重新加热后淬火，将会对镶圈粘结面积率产生很大影响。铝合金镶圈活塞的较好余热淬火热处理方法是将活塞销孔中心线以下部分淬水处理，活塞头部采用自然冷却。这种处理方式，能克服活塞全部淬水造成的镶圈与活塞粘结面积率低的问题，但也存在活塞头部硬度及强度都较低的问题。
[0004]
【发明内容】
:
本发明的目的是对现有铝合金镶圈活塞热处理工艺进行改进，既能提高镶圈与活塞本体的粘结面积率又能提高活塞头部硬度及强度。
[0005]本发明的目的是这样实现的:一种铝合金镶圈活塞的热处理方法，包括如下步骤:
a、将活塞毛坯排列放置在热处理筐中；
b、将热处理筐放入电阻炉中加热至420°C±5°C，恒温3小时以上，再加温至5000C ±5°C，恒温2小时以上；
C、出炉后25秒内将热处理筐放入淬火装置中，使活塞销孔中心线以下部位进行淬水，水温要求40°C _60°C，淬水时间为4-7min ;同时，热处理筐上面有自上而下的下吹风对活塞头部进行水雾风冷。
[0006]d、将淬水后的活塞毛坯进行自然时效24小时以上；
e、将自然时效后的活塞毛坯进行人工时效处理:将活塞毛坯加温至180°C±5°C，恒温3小时以上，再加温至230°C ±5°C，恒温3小时以上；
f、活塞毛坯经人工时效热处理后，在空气中自然冷却至室温。
[0007]一种铝合金镶圈活塞的热处理装置，包括淬水池，在淬水池放置一悬置的热处理筐，框内设置可供多个工装平行排放的空间，活塞放置在工装内，在热处理筐的上面有可移动的下吹风装置。
[0008]所述下吹风装置为一台下吹风电扇，该电扇悬吊在一可移动门架上，工作状态下，电扇正对热处理筐的上面。
[0009]所述的热处理筐为圆形。[0010]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1、活塞机械性能得到提高。a)、现有技术铝合金活塞工艺性能要求:硬度HBW100-130，同一只活塞硬度差不大于10个布氏单位，同一炉活塞硬度不大于15个布氏单位；抗拉强度=Rm (常温)≥ 23OMPa, Rm (350℃)≥ 8OMPa,体积稳定性:δ ^ 0.025%D。
[0011]b)、本发明热处理的活塞性能测试结果如下:硬度HBW110-125，抗拉强度:Rm(常温)=270MPa, Rm (35crc)=102MPa ;线膨胀系数:α (常温_20(rc)=18.5Χ 10 6m/mk, α (常温-300-c)=20.5X 10_6m/mk ;体积稳定性:δ≤0.015%D。可见，采用头部水雾风冷、销孔中心线以下部位水冷的特殊双向固溶处理办法能够满足活塞特殊性能的要求。
[0012]2、活塞耐磨镶圈与铝活塞本体的粘结面积率得到提高。a)、现有技术活塞耐磨镶圈与铝活塞本体的粘结面积率标准:增压发动机不小于93%。
[0013]b)、经本发明热处理得到增压发动机活塞耐磨镶圈与铝活塞本体的粘结面积率>95%以上。
[0014]【专利附图】
【附图说明】:
图1是本发明淬水装置结构图；
图2是本发明热处理工艺曲线图。
[0015]1.活塞毛坯，2.工装，3.热处理筐，4.钢构热处理池，5.框架式可移动交流散热风扇。
【具体实施方式】
[0016]本发明的特点是将结合【具体实施方式】加以进一步阐述。
[0017]一种铝合金镶圈活塞的热处理方法，包括如下步骤:
a、将活塞毛坯排列放置在热处理筐中；
b、将热处理筐放入电阻炉中加热至420°C±5°C，恒温3小时，再加温至500°C ±5°C，恒温2小时；
C、出炉后25秒内将热处理筐放入淬火装置中，使活塞销孔中心线以下部位进行淬水，水温要求40°C _60°C，淬水时间为4-7min ;同时，热处理筐上面有自上而下的下吹风对活塞头部进行水雾风冷；
d、将淬水后的活塞毛坯进行自然时效24小时；
e、将自然时效后的活塞毛坯进行人工时效处理:将活塞毛坯加温至180°C±5°C，恒温3小时，再加温至230°C ±5°C，恒温3小时；
f、活塞毛坯经人工时效热处理后，在空气中自然冷却至室温。
[0018]所述的淬水处理步骤中所使用的热处理装置结构为:所述热处理筐为圆筐，在淬水热处理筐的上面有可移动的下吹风装置。
[0019]所述下吹风装置为在一活动门架的顶部设置一台下吹风电扇，工作状态下，下吹风电扇正对热处理筐的上面。
[0020]铝合金在热处理淬火冷却过程中，根据铝合金的自身的特点，在热处理淬火过程中具有以下特点:1)铝合金活塞材料热传导快，所以铝合金活塞在淬火过程时降温速度快才能保证铝合金的固溶强化效果，保证时效处理后活塞的综合性能；2)铝合金活塞形状结构比较复杂，其裙部、销孔座、顶部壁厚差较大，采取铸造余热淬火的活塞各个部位温差比较大；3)铝合金活塞加热后进行淬火冷却过程中转移到冷却介质中的速度要快，避免固溶体在早期发生分解，影响其活塞的强化性能。
[0021]高铜铝合金镶圈活塞的头部水雾风冷、销孔中心线以下部位水冷的特殊双向固溶处理方法是一种新的活塞淬火冷却方式，采用专用淬火装置，能够很好的解决铝合金活塞的淬火，同时能够很好的解决镶圈粘结面积率。
[0022]参见图1，一种铝合金活塞头部水雾风冷、销孔中心线以下部位水冷的特殊双向固溶处理装置，其结构为:将活塞毛坯I放到工装2上，在活塞毛坯淬火时，将热处理筐3通过行车放入到钢构热处理池(即淬水池)4中，通过开动框架式可移动交流散热风扇5，对活塞毛坯头部水雾风冷， 销孔中心线以下部位淬火。
【权利要求】
1.一种铝合金镶圈活塞的热处理方法，包括如下步骤: a、将活塞毛坯排列放置在热处理筐中； b、将热处理筐放入电阻炉中加热至420°C±5°C，恒温3小时以上，再加温至5000C ±5°C，恒温2小时以上； C、出炉后25秒内将热处理筐放入淬火装置中，使活塞销孔中心线以下部位进行淬水，水温要求40°C _60°C，淬水时间为4-7min ;同时，热处理筐上面有自上而下的下吹风对活塞头部进行水雾风冷； d、将淬水后的活塞毛坯进行自然时效24小时以上； e、将自然时效后的活塞毛坯进行人工时效处理:将活塞毛坯加温至180°C±5°C，恒温3小时以上，再加温至230°C ±5°C，恒温3小时以上； f、活塞毛坯经人工时效热处理后，在空气中自然冷却至室温。
2.—种铝合金镶圈活塞的热处理装置，应用于权利要求1所述的淬水处理步骤中，其特征在于其结构为:所述热处理筐为圆筐，在淬水热处理筐的上面有可移动的下吹风装置。
3.如权利要求2所述的一种铝合金镶圈活塞的热处理装置，其特征在于所述下吹风装置为在一活动门架的顶部设置一台下吹风电扇，工作状态下，下吹风电扇正对热处理筐的上面。
4.如权利要求2或3所述的一种铝合金镶圈活塞的热处理装置，其特征在于所述的热处理筐为圆形。
【文档编号】C21D1/613GK103602793SQ201310603608
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月26日 优先权日:2013年11月26日
【发明者】颜君衡, 夏峰, 颜鲁滨, 孔长青, 孔令奇 申请人:曲阜金皇活塞股份有限公司