专利名称：一种活塞环及其制造方法
技术领域：
本发明属于发动机部件及其制造方法，特别是一种活塞环及其制造方法。
背景技术：
活塞环和缸套这对摩擦副工作于内燃机的心脏部位，其质量的优劣将对内燃机性 能产生极其深远的影响。随着我国环保的加强，对内燃机的尾气排放要求将越来越高，这给 活塞环的设计和制造带来复杂性，要求活塞环具有低窜气量和机油消耗、耐磨损，减少尾气排 放，如何提高活塞环的使用寿命和工作性能成了工程科研人员关心的焦点。现在发明了许多 改进方法，例如如何提高活塞环表面的加工质量，为此开创了多种有效的加工工艺，确实大 大提高了活塞环的耐磨性能，还有对活塞环的材料进行改进，也得到了显著的耐磨性能。但是 上述工艺只是对活塞环表面和材料进行处理，没有对活塞环的整体性能和结构进行改进。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种YZ4DH柴油机耐磨节能环保型活塞环及 其制造方法。实现本发明目的的技术解决方案为一种活塞环，包括三片不同结构环，第一道为 密封性好的桶面环，第二道为耐磨密封性好的内扭镀锥环，第三道为刮油及回油效果好的 螺旋撑簧铬衬油环，三道环均采用镀铬表面处理，铬层厚度> 0. 16mm。一种制造上述活塞环的方法，包括以下步骤步骤1、对密封性好的桶面环进行加工，第一道桶面环材料为柔韧性好的球墨铸 铁，其化学成分为c 3. 2-4. 0%, Si 2. 3-3. 1 %, Mn ^ 0. 60%, P 彡 0. 10%, S 彡 0. 10%, Cu彡0. 50%, Mo彡0. 30%，其余为铁。步骤2、对第二道内扭镀锥环进行加工，其材料化学成分为C :3. 5 3. 8%、Si 2. 3 2. 8 %、Mn :0. 6 0. 9 %、P :0. 25 0. 4 %、S 彡 0. 06 %、Cr :0. 25 0. 35 %、Cu 0. 35% -0. 45%,B 0. 025 0. 035%，其余为铁。步骤3、对第三道螺旋撑簧铬衬油环进行加工，其材料化学成分为C :3. 5 3. 8%, Si 2. 3 2. 8%,Mn 0. 6 0. 9%,P 0. 25 0. 4%,S 彡 0. 06%,Cr 0. 25 0. 35%,Cu 0. 35% -0. 45%,B 0. 025 0. 035%，其余为铁。本发明与现有技术相比，其显著优点1)桶面环、内扭镀锥环、螺旋撑簧铬衬油环 三种组合增加了活塞环的气密性；2)采用产品采用三环组镀铬结构且增加了铬层厚度使 产品更加耐磨；3) 二环采用镀铬锥面加内大角结构，增加了环的扭曲量，提高了环的密封 性和耐磨性；4)加工后的产品可观性更好，有利于大规模工业化生产。下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
图1为球墨铸铁桶面环结构示意图。
图2为合金内扭镀锥环结构示意图。图3为合金铬衬环环体结构示意图。图4为合金铬衬环与螺旋撑簧的组合图。图5为活塞环组装配图。图中标号所代表的器件为1_螺旋撑簧机闩销、2-油环环体、3-第一道环、4-第二 道环、5-第三道环、6-活塞。
具体实施例方式结合图1 图5，本发明的一种活塞环，包括三片不同结构环，第一道为密封性好 的桶面环3，第二道为耐磨密封性好的内扭镀锥环4，第三道为刮油及回油效果好的螺旋撑 簧铬衬油环5，三道环均采用镀铬表面处理，铬层厚度> 0. 16mm，较普通环增加了 0. 02 0.05mm。该活塞环按照国家标准安装于活塞6上。第一道环径向弹力Fs为41. 6-62. 4N,闭口间隙0. 30-0. 50mm，表面镀铬处理，增加 耐磨性；其产品型线设计采用德国格茨压力分布曲线，有效地解决活塞环外圆圆周磨损的 均勻性。第二道环径向弹力Fs为35-55N，闭口间隙0. 30-0. 50mm,表面镀铬处理；第一道桶面环材料为柔韧性好的球墨铸铁，其化学成分为C:3. 2-4.0%、Si 2. 3-3. 1%、Μη 彡 0. 60%,P 彡 0. 10%,S 彡 0. 10%,Cu 彡 0. 50%,Mo 彡 0. 30%，其余为铁。第二道内扭镀锥环与第三道螺旋撑簧铬衬油环为Cr、Cu、B合金铸铁，其材料化学 成分为 C :3· 5 3. 8%,Si 2. 3 2. 8%,Mn 0. 6 0. 9%,P 0. 25 0. 4%,S ( 0. 06%, Cr 0. 25 0. 35%, Cu 0. 35% -0. 45%, B 0. 025 0. 035%，其余为铁。一种制造上述活塞环的方法，包括以下步骤步骤1、对密封性好的桶面环进行加工，第一道桶面环材料为柔韧性好的球墨铸 铁，其化学成分为:C 3. 2-4. 0%, Si 2. 3-3. 1 %, Mn ^ 0. 60%, P ( 0. 10%, S 彡 0. 10%, Cu彡0. 50%,Mo彡0. 30%，其余为铁。步骤2、对第二道内扭镀锥环进行加工，其材料化学成分为C :3. 5 3. 8%、Si 2. 3 2. 8 %、Mn :0. 6 0. 9 %、P :0. 25 0. 4 %、S 彡 0. 06 %、Cr :0. 25 0. 35 %、Cu 0. 35% -0. 45%,B 0. 025 0. 035%，其余为铁。步骤3、对第三道螺旋撑簧铬衬油环进行加工，其材料化学成分为C :3. 5 3. 8%, Si 2. 3 2. 8%,Mn 0. 6 0. 9%,P 0. 25 0. 4%,S 彡 0. 06%,Cr 0. 25 0. 35%,Cu 0. 35% -0. 45%,B 0. 025 0. 035%，其余为铁。上述活塞环经过铸造、热处理后，再经过专有设备冷加工、表面处理等工序制成。 具体加工时，首先进行热加工，工艺为混砂一造型一熔炼一浇注一落砂一清砂一抛丸一毛 坯检验一入库。之后进行冷加工，加工工艺为桶面环退火一双端面磨削一割片一双端面磨削一调质一双端面磨削一粗车内外 圆一整挠一精车外圆一倒外角一精修开口一镀前珩磨外圆一镀前穿磨端面一镀铬一中磨 开口一精镗内圆一倒内角一珩磨桶面一精磨开口一返磨端面一喷砂一磷化一成品检验一 上油包装；内扭镀锥环双端面磨削一仿形车外圆一铣开口 一粗镗内圆一粗修开口 一扩开口—精车外圆一倒外角一精修开口一镀前珩磨外圆一镀铬一中磨开口一粗珩外圆一镀后穿 磨端面一成型磨锥面一倒内大角一精镗内圆一倒内角一精磨开口一精磨端面一珩亮带一 喷砂一磷化一成品检验一上油包装；螺旋撑簧铬衬油环双端面磨削一仿形车外圆一铣开口一粗镗内圆一粗修开口 一 精车外圆油槽一抛光一精镗内圆一倒内角一镀前精修开口一镀铬一中磨开口一镀后穿磨 端面一粗勾R槽一镀后珩磨一成型精磨一铣油孔一精勾R槽一精磨开口一精磨端面一磷化 —成品检验一上油包装。结合图5，本发明活塞环的第一道环采用密封性好的桶面环；第二道为耐磨密封 性好的内扭镀锥环；第三道为刮油及回油效果好的螺旋撑簧铬衬油环，三种不同结构的搭 配组合，确保活塞环的密封性能大大提高，窜气量和机油消耗、耐磨损，减少尾气排放；三环 同时镀铬处理且铬层厚度比传统镀铬环增加0. 02 0. 05mm，极大增加了产品耐磨性能。具体而言，球铁环(第一道活塞环)毛坯制造过程步骤1 加料，在感应电炉中放入配制好的废钢、硅铁、电解铜、钼铁；步骤2 加热熔炼，熔炼温度达到1500 1520°C，取样化验，将各元素化学成分 调整到如下范围:C 3. 2-4. 0%, Si 2. 3-3. 1 %, Mn ^ 0. 60%, P 彡 0. 10%, S 彡 0. 10%, Cu彡0. 50%,Mo彡0. 30%，其余为铁；步骤3 在球化包内加入1. 0 1. 3%的球包剂，覆盖细硅锶加入量为0. 3 0.5%，并在上面加入铁屑等覆盖。步骤4 在铁水达到1560 1600°C出水入球化包，球化结束后转包入浇注包并在 随铁水流加入0. 2 0. 3%的硅锶孕育剂；步骤5 浇注、清理、理化及机械性能检验后得到活塞环毛坯。Cr、Cu、B合金活塞环(第二道、第三道活塞环)毛坯制造过程步骤1 加料，在感应电炉中放入配制好的废钢、硅铁、锰铁、磷铁、增碳剂、小苏 打、铬铁、电解铜、硼铁；步骤2 加热熔炼，熔炼温度达到1420 1480°C，取样化验，将各元素化学成 分调整到如下范围C3. 5 3. 8%、Si2. 3 2. 8%、MnO. 6 0. 9%、P 0. 25 0. 4%， S 彡 0. 06%, CrO. 25 0. 35%, CuO. 35% -0. 45%, B0. 025 0. 035%，其余为铁；步骤3 在铁水达到1540 1580°C ；出水并在随铁水流加入0. 25 0. 35%的硅
锶孕育剂；步骤4 浇注、清理、理化及机械性能检验后得到活塞环毛坯。对活塞环毛坯按桶面环、内扭镀锥环、铬衬油环加工工艺方法，得到成品活塞环。
权利要求
一种活塞环，其特征在于，该活塞环包括三片不同结构环，第一道为密封性好的桶面环[3]，第二道为耐磨密封性好的内扭镀锥环[4]，第三道为刮油及回油效果好的螺旋撑簧铬衬油环[5]，三道环均采用镀铬表面处理，铬层厚度≥0.16mm。
2.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，第一道桶面环材料为柔韧性好的球墨 铸铁，其化学成分为:C 3. 2-4. 0%,Si 2. 3-3. 1%,Μη ^ 0. 60%,P ( 0. 10%,S ( 0. 10%, Cu彡0. 50%, Mo彡0. 30%，其余为铁。
3.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，第二道内扭镀锥环与第三道螺旋撑簧 铬衬油环为Cr、Cu、B合金铸铁，其材料化学成分为C :3. 5 3. 8%、Si :2. 3 2. 8%、Mn 0. 6 0. 9%、P 0. 25 0. 4%、S 彡 0. 06%, Cr 0. 25 0. 35%, Cu 0. 35% -0. 45%, B 0. 025 0. 035%，其余为铁。
4.一种制造权利要求1所述活塞环的方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1、对密封性好的桶面环进行加工，第一道桶面环材料为柔韧性好的球墨铸铁， 其化学成分为C:3. 2-4.0%、Si 2. 3-3. 1 %, Mn ^ 0. 60%, P ^ 0. 10%、S 彡 0. 10%、 Cu彡0. 50%,Mo彡0. 30%，其余为铁；步骤2、对第二道内扭镀锥环进行加工，其材料化学成分为C :3. 5 3. 8 %、Si 2. 3 2. 8 %、Mn :0. 6 0. 9 %、P :0. 25 0. 4 %、S 彡 0. 06 %、Cr :0. 25 0. 35 %、Cu 0. 35% -0. 45%,B 0. 025 0. 035%，其余为铁；步骤3、对第三道螺旋撑簧铬衬油环进行加工，其材料化学成分为C :3. 5 3. 8%, Si 2. 3 2. 8 %、Mn :0. 6 0. 9 %、P :0. 25 0. 4 %、S 彡 0. 06 %、Cr :0. 25 0. 35 %、Cu 0. 35% -0. 45%,B 0. 025 0. 035%，其余为铁。
全文摘要
本发明公开了一种活塞环及其制造方法，其为三环组结构。第一道为密封性好的桶面环，材料为柔韧性佳的球墨铸铁，第二道为耐磨密封性好的内扭镀锥环。第三道为刮油及回油效果好的螺旋撑簧铬衬油环，材料为公司独创的Cr、Cu、B新型活塞环材料，表面镀铬处理，增加其耐磨性。经过铸造、热处理后，再经过专有设备冷加工、表面处理等工序制成。本发明的产品采用三种结构不同的环有机组合，确保环的密封性，减少排放。第二环采用镀铬锥面加内大角结构，增加了环的扭曲量，提高了环的耐磨性和密封性；机油耗及排放较传统产品大大降低。加工后的产品可观性更好，有利于大规模工业化生产。
文档编号C22C37/04GK101922377SQ20101027224
公开日2010年12月22日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者张喜仁, 朱有慧, 马久彪 申请人:江苏仪征威龙活塞环有限公司