一种活塞环及其制备方法与流程

1.本发明涉及活塞组件，具体涉及一种活塞环及其制备方法。


背景技术：

2.现有的标准活塞组件主要包括活塞和与之配套的密封环、油环和挡圈，密封环、油环和挡圈分别独立安装在活塞的环槽内。
3.文献cn209011961u公开了一种分体式发动机活塞，包括：活塞盖，活塞体，活塞槽体，活塞环，油环槽，油环，轴孔，螺钉，燃烧室，油孔，定位孔，定位台，卡簧槽,螺纹孔和螺钉孔，所述活塞体侧面的上部设有油环槽，油环槽内装有油环，油环槽内及下边缘设有油孔，油孔与活塞体内侧相通；活塞体上设有轴孔，轴孔内设有卡簧槽，活塞体上面设有定位台，定位台为圆柱形；活塞体上面的边缘设有螺纹孔，活塞体上方装有活塞盖，活塞盖上表面设有燃烧室，活塞盖上表面边缘设有螺钉孔，活塞盖侧面设有活塞槽体，活塞槽体内装有活塞环，活塞盖下表面设有定位孔，定位孔为圆柱孔，活塞盖通过定位孔与活塞体上面的定位台定位过渡配合，活塞盖通过螺钉孔内的螺钉与活塞体联接在一起。然而，这种活塞环加工难度大，且在使用过程中都存在活塞环易磨损，易漏气，使用寿命短等技术问题。
4.此外，文献cn2731185y公开了一种合环式活塞，环体由多个弧形钢环沿圆周组合构成，相邻弧形钢环之间为滑动配合并且接触面均为斜面，环体整体镶嵌在活塞环槽内。然而，该合环式活塞在使用过程中稳定性较差，也存在漏气的情况。更重要地是，该合环式活塞必须借助于定位销来固定弹簧，因受限于活塞环的狭小活动空间，要安装或者加工这种定位销的难度相当大，很难保证活塞组件的精度要求。


技术实现要素：

5.针对背景技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种活塞环及其制备方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下所述技术方案。
7.一种活塞环，其特征在于：所述活塞环用于取代标准活塞组件的密封环、油环和挡圈，所述活塞环是由多个分瓣体围合而成的环状结构，每个分瓣体采用粉末冶金工艺制得。
8.为提高本发明中活塞环的耐高温性能和耐磨性能，所述活塞环的原料包括c:0.2~2%、cu:0.5~2.5%、mo:0.5~2%、ni:0.5~2.5%、cr:0.3~0.8%，所述百分比为质量百分比。
9.作为优选方案，所述活塞环的原料由c:0.2~2%、cu:0.5~2.5%、mo:0.5~2%、ni:0.5~2.5%、cr:0.3~0.8%和不可避免的杂质组成，所述百分比为质量百分比。
10.进一步地，分瓣体内壁用于贴靠活塞，分瓣体外壁用于贴靠气缸的缸体内壁，在分瓣体内壁设置有内凹部，内凹部用于容纳弹性元件的其中一端部。
11.为进一步提高活塞的控油性能和灵活性，在分瓣体端部设置有油槽。
12.作为优选，内凹部采用缺口或盲孔。
13.为能够更好地防止漏气，相邻的分瓣体相互插接、搭接或扣接。
14.为更进一步提高活塞的控油性能和灵活性，油槽径向布置，且油槽自分瓣体内壁
延伸至分瓣体外壁。
15.为防止活塞环摆动，进一步提高活塞组件的稳定性、灵活性，在分瓣体外壁环向设置有槽，由所有分瓣体的槽共同围合成环槽。
16.本发明提供的活塞环的制备方法：将合金粉末压制成密度为6.8~7.1g/cm3的预成型分瓣体毛坯，将预成型分瓣体毛坯置于具有保护气体氛围的烧结炉中烧结，冷却成型得到组成活塞环的分瓣体，其中，烧结温度控制为1100~1200℃。
17.本发明提供的活塞环及其制备方法具有如下有益效果：（1）、以简单的工艺制得精度高、耐高温性能优异和耐磨性能优异的活塞环，符合/满足活塞组件的高精密要求；（2）、采用了分瓣式活塞环取代现有活塞结构的密封环、挡圈和油环，将密封环、油环和挡圈集成为“一体式结构”，相对于密封环、挡圈和油环来说，本发明的分瓣式活塞环又相当于“一体式活塞环”，其结构更为紧凑；（3）、使得活塞环对气缸的缸体内壁压力均匀可控；（4）、运行过程中，轴向方向无气体泄漏；（5）、耐磨性和浸润性优异，控油性能佳，稳定性好，运行过程中无摆动；（6）、活塞本体重量轻，可尽可能缩小活塞本体长度；（7）、结构简单，成本低，加工难度小；（8）、使用寿命长，可针对磨损部位实现线性补偿。
附图说明
18.图1为实施例1中活塞环分瓣体示意图；图2为实施例2中活塞环分瓣体示示意图；图3为实施例3中活塞环分瓣体示示意图；图4为实施例4中活塞环分瓣体示示意图；图5为实施例1-3中活塞环分瓣体示的侧向示意图；图6为实施例5-8中活塞环分瓣体示的侧向示意图；图7为实施例1中活塞环组件示意图；图8为实施例1中活塞环组件与气缸配合状态示意图；图9为实施例1中活塞环组件的活塞示意图；图10为实施例1中活塞环组件的弹性元件示意图；图11为另一实施例中的活塞环局部示意图。
具体实施方式
19.下面将结合附图和实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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。在本发明的描述中，需要注意的是，术语“内、外”等指示的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部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本发明的限制。
20.实施例1
一种活塞环，如图1所示（图1仅示意性地给出了一个分瓣体11），它是由三个分瓣体11围合而成的环状结构，分瓣体11内壁贴靠活塞，分瓣体11外壁贴靠气缸的缸体内壁，在分瓣体11内壁设置有内凹部13，内凹部13用于容纳弹性元件3的其中一端部。其中：在分瓣体11顶部（图1中的上端部）设置有多个油槽12，油槽12为弧形槽，油槽12径向布置，且油槽12自分瓣体11内壁延伸至分瓣体11外壁；内凹部13采用缺口；相邻的分瓣体11搭接，具体是在分瓣体11其中一侧沿下部设置阶台一14，阶台一14朝上布置，在另一侧沿下部设置阶台二15，阶台二15朝下布置，其中一个分瓣体11的阶台二15贴靠在另一个分瓣体11的阶台一14上后实现相邻的分瓣体搭接连接；在分瓣体11外壁环向设置有槽16，由所有分瓣体11的槽16共同围合成环槽，使用过程中，环槽上部和环槽下部的分瓣体11外壁用于贴靠气缸的缸体内壁。分瓣体11侧向视图如图5所示，位于槽16顶部和底部的分瓣体11外壁具有一斜面/坡面，油槽12位于斜面/坡面上方。
21.针对本实施例中的活塞环，其制备方法步骤包括：按照配方“c：0.5%、cu:1.5%、mo:1.5%、ni:1.5%、cr:0.5%，所述百分比为质量百分比”配制合金粉末；将合金粉末压制成密度为7g/cm3的预成型分瓣体毛坯，将预成型分瓣体毛坯置于具有保护气体氛围的烧结炉中烧结，烧结温度控制为1150℃，冷却成型得到组成活塞环的三个分瓣体。
22.实施例2一种活塞环，如图2和图5所示，它是由三个分瓣体11围合而成的环状结构，分瓣体11内壁贴靠活塞，分瓣体11外壁贴靠气缸的缸体内壁，在分瓣体11内壁设置有内凹部13，内凹部13用于容纳弹性元件3的其中一端部。其中：在分瓣体11顶部设置有多个油槽12，油槽12为弧形槽，油槽12径向布置，且油槽12自分瓣体11内壁延伸至分瓣体11外壁；内凹部13采用缺口；相邻的分瓣体11搭接，具体是在分瓣体11其中一侧沿下部设置阶台一14，阶台一14朝上布置，在另一侧沿下部设置阶台二15，阶台二15朝下布置，其中一个分瓣体11的阶台二15贴靠在另一个分瓣体11的阶台一14上后实现相邻的分瓣体搭接连接。
23.针对本实施例中的活塞环，其制备方法步骤包括：按照配方“c：0.2%、cu:2%、mo:0.5%、ni:0.5%、cr:0.3%，所述百分比为质量百分比”配制合金粉末；将合金粉末压制成密度为6.8g/cm3的预成型分瓣体毛坯，将预成型分瓣体毛坯置于具有保护气体氛围的烧结炉中烧结，烧结温度控制为1100℃，冷却成型得到组成活塞环的三个分瓣体。
24.实施例3一种活塞环，参照实施例1并结合图3所示，其与实施例1的区别在于：内凹部13采用圆形盲孔。
25.针对本实施例中的活塞环，其制备方法步骤包括：按照配方“c：2%、cu:2.5%、mo:2%、ni:2%、cr:0.8%，所述百分比为质量百分比”配制合金粉末；将合金粉末压制成密度为6.8g/cm3的预成型分瓣体毛坯，将预成型分瓣体毛坯置于具有保护气体氛围的烧结炉中烧结，烧结温度控制为1200℃，冷却成型得到组成活塞环的多个分瓣体。
26.实施例4一种活塞环，如图4所示（图4仅示意性地给出了一个分瓣体11），它是由三个分瓣体11围合而成的环状结构，分瓣体11内壁贴靠活塞，分瓣体11外壁贴靠气缸的缸体内壁，在分瓣体11内壁设置有内凹部13，内凹部13用于容纳弹性元件3的其中一端部。其中：内凹部13采用圆形盲孔；相邻的分瓣体11搭接，具体是在分瓣体11其中一侧沿下部设置阶台一14，阶台
一14朝上布置，在另一侧沿下部设置阶台二15，阶台二15朝下布置，其中一个分瓣体11的阶台二15贴靠在另一个分瓣体11的阶台一14上后实现相邻的分瓣体搭接连接；在分瓣体11外壁环向设置有槽16，由所有分瓣体11的槽16共同围合成环槽，使用过程中，环槽上部和环槽下部的分瓣体11外壁用于贴靠气缸的缸体内壁。
27.针对本实施例中的活塞环，其制备方法步骤包括：按照配方“c：0.2%、cu:0.5%、mo:0.5%、ni:0.5%、cr:0.7%，所述百分比为质量百分比”配制合金粉末；将合金粉末压制成密度为7.1g/cm3的预成型分瓣体毛坯，将预成型分瓣体毛坯置于具有保护气体氛围的烧结炉中烧结，烧结温度控制为1200℃，冷却成型得到组成活塞环的多个分瓣体。
28.实施例5-7一种活塞环，分别参照实施例1-3并结合图6所示，其与实施例1-3的区别在于：位于槽16顶部和底部的分瓣体11外壁具有一斜面/坡面，油槽12底部与斜面/坡面顶部位于同一水平面。
29.针对实施例5-7中的活塞环，其制备方法步骤包括：按照配方“c：0.7%、cu:1%、mo: 1%、ni: 1%、cr:0.7%，所述百分比为质量百分比”配制合金粉末；将合金粉末压制成密度为6.9g/cm3的预成型分瓣体毛坯，将预成型分瓣体毛坯置于具有保护气体氛围的烧结炉中烧结，烧结温度控制为1130℃，冷却成型得到组成活塞环的多个分瓣体。
30.实施例8如图7至图9所示，一种活塞组件，由三个分瓣体11（三个分瓣体共同围合成一个活塞环1）、三个弹性元件3和一个活塞2组成，每个分瓣体11至少配置一个弹性元件3；在活塞2外壁设置有环形内凹区21，活塞环1整体卡合在环形内凹区21；弹性元件3一端抵靠活塞2、另一端抵靠活塞环1；如图10所示，弹性元件3采用弹簧，弹簧其中一端的直径大于其另一端直径，以实现将弹簧卡在活塞或活塞环1的内凹部13中。使用过程中，分瓣体11（活塞环1）内壁用于贴靠活塞2，分瓣体11（活塞环1）外壁用于贴靠气缸的缸体12内壁。
31.另一实施例一种活塞组件，其主体结构参照前述实施例，其与前述实施例的区别在于：相邻的分瓣体11相互插接，具体是在分瓣体11两侧沿设置迷宫槽，以实现相邻的分瓣体11相互插接。另外，还可以在分瓣体11两侧沿设置相匹配的扣接部，以实现相邻的分瓣体11相互扣接。
32.需要说明的是，在具体应用方案中，分瓣体11、弹性元件3的数量分别包括但不限于三个，对于各部件的具体尺寸由本领域技术人员计算确定。
33.在各实施例中，压制分瓣体毛坯的钢模形状、结构应与相应的活塞环相适配，保护气氛可以采用氩气。