[發明專利]一種內燃機鋁合金活塞燃燒室喉口的強化處理方法

無效

• 申請號: 201110183912.3
• 申請日: 2011-07-02
• 公開（公告）號: CN102268670A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 袁國民;鄭思樂;樊曉光;趙俊平;吳永強
• 申請（專利權）人: 東風汽車零部件（集團）有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 十堰博迪專利事務所 42110
• 代理人: 高良軍

技術領域

本發明涉及一種內燃機鋁合金活塞燃燒室喉口強化處理的方法，具體講是一種內燃機鋁合金活塞重熔強化處理的方法。

背景技術

在滿足內燃機輕量小型化、可靠性和耐久性，以及苛刻的排放標準要求等的前提下，內燃機向著高速化、大功率化、大壓縮比的方向發展，其活塞燃燒室內溫度和壓力變得更高，活塞燃燒室喉口在熱-機械應力的雙重反復作用下，易出現疲勞開裂現象。因此，活塞材料除對常溫強度、硬度、延伸率、熱膨脹系數等性能要求不斷提高外，還對其高溫性能(如高溫拉伸強度、高溫疲勞強度、導熱率)提出了更高的要求，在目前制造技術下，鋁合金活塞已達到或接近了它的使用極限。

為解決活塞喉口疲勞開裂，目前進行的主要研究是陶瓷纖維增強活塞、鋼頂鋁裙鉸接式活塞或全鋼活塞。陶瓷纖維增強活塞由于其鑄造、加工和檢測技術相當困難，無法形成批量生產能力，滿足發動機的需求。鋼頂鋁裙鉸接式活塞和全鋼活塞，使活塞重量成倍增加，發動機油耗增大，對曲軸等其他部件強度要求也提高，再加之加工制造成本提高，生產效率下降等一系列問題，不能成為最佳的選擇。

發明內容

本發明提出一種內燃機鋁合金活塞燃燒室喉口強化處理的方法，目的是提高鋁合金活塞燃燒室喉口疲勞性能，使其滿足高溫、高爆壓等苛刻環境下工作的需要，避免喉口產生疲勞開裂失效，提高活塞的使用壽命。

為此，本發明所采用的技術方案是：一種內燃機鋁合金活塞燃燒室喉口強化處理的方法，具體步驟為：（1）、預處理：把粗加工完成的活塞毛坯進行清洗、除油、除銹處理，然后在50～150℃下保溫處理0.5～1.5小時；（2）、重熔處理：采用鎢極氬弧焊方法對活塞燃燒室喉口處進行重熔處理，如圖2中的（1）所示，處理時將焊槍固定，使鎢極對準活塞燃燒室喉口處，活塞旋轉，將轉速控制在0.28～0.58rpm，同時將鎢極電流控制在100～350安培，以獲得所需的重熔層深度，并采取空氣自然冷卻；（3）、重熔后精加工：將重熔處理的活塞進行精加工獲得成品，重熔層的深度為0.5～8mm，重熔層的初晶硅相和金屬間相的顆粒尺寸為基體未重熔部位的顆粒尺寸的1/4～1/10，重熔層的硬度相對于未重熔部位的硬度提高約50%，重熔層硬度不低于150HV。

有益效果：通過重熔處理，使活塞燃燒室喉口處組織晶粒細化，重熔層初晶硅相和金屬間相的顆粒尺寸為基體未重熔部位的顆粒尺寸的1/4～1/10，使活塞的熱機疲勞強度提高，提高約2～5倍，提高了活塞的使用壽命，從而滿足活塞使用的苛刻條件。

附圖說明

圖1是活塞重熔區域位置示意圖。

圖2是活塞重熔處理過程示意圖。

圖中所示：1、活塞本體，2、活塞燃燒室，3、重熔層，4、焊槍，（1）、是重熔示意；（2）、是重熔后精加工成品。

具體實施方式

根據圖1、2所示，進一步描述本發明如下：一種內燃機鋁合金活塞燃燒室喉口強化處理的方法，具體步驟為：（1）、預處理：把粗加工完成的活塞毛坯進行清洗、除油、除銹處理，然后在50～150℃下保溫處理0.5～1.5小時；（2）、重熔處理：采用鎢極氬弧焊方法對活塞本體1的活塞燃燒室2喉口處進行重熔處理，處理時將焊槍4固定，使鎢極對準活塞燃燒室喉口處，活塞旋轉，將轉速控制在0.28～0.58rpm，同時將鎢極電流控制在100～350安培，以獲得所需的重熔層深度，并采取空氣自然冷卻；（3）、重熔后精加工：將重熔處理的活塞進行精加工獲得成品（如圖2中的（2）所示），重熔層3的深度為0.5～8mm，重熔層3的初晶硅相和金屬間相的顆粒尺寸為基體未重熔部位的顆粒尺寸的1/4～1/10，重熔層3的硬度相對于未重熔部位的硬度提高約50%，重熔層硬度不低于150HV。

其中，活塞鑄造和精加工采用目前活塞通用的制造工藝方法。預處理的目的是避免重熔層產生氣孔。