[發明專利]一種發動機活塞材料及其加工工藝

有效

• 申請號: 201310462207.6
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103484796A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 解居麟;鄭德本
• 申請（專利權）人: 龍口市大川活塞有限公司
• 主分類號: C22C38/60
• 分類號: C22C38/60;C22C38/50;C22C33/06
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 耿霞

技術領域

本發明涉及一種發動機活塞材料及其加工工藝，其屬于汽車活塞加工技術領域。

背景技術

傳統的ZL108、ZL109鋁基合金生產的活塞，由于膨脹系數原因，活塞與缸體需要較大的配缸間隙（柴油機發動配缸間隙為0.12～0.20mm，空壓機配缸間隙為0.08～0.16mm，制冷壓縮機配缸間隙0.06～0.09mm,摩托車發動機配缸間隙為0.03～0.07mm）,這種較大的配缸間隙,造成發動機在運行過程中,振動大、噪聲大、排放大、功率難以提高，難以滿足新標發動機的要求。

發明內容

本發明針對傳統活塞的配缸間隙較大、難以滿足新標發動機要求的不足，提供一種發動機活塞材料及其加工工藝。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種發動機活塞材料，由以下成分組成：Si：11～13%，Cu：1～1.5%，Mg：0.8～1.5%，Ni：0.8～1.5%，Mn：0.3～0.8%，Cr：0.1～0.3%，Ti：0.05～0.2%，C：0.1～0.3%；稀土混合物：0.1～0.3%，Fe＜0.7%，Zn＜0.3%，Zr＜0.05%，Pb＜0.05%，Sn＜0.05%，Ca＜0.02%，其余為Al。

其加工工藝包括如下步驟：

A、Cr中間合金配置

取Cr10KG，A00鋁錠90KG，加熱820±20℃，保溫8小時，取出澆鑄成5KG大小合金錠；

B、Cu中間合金配置

取Cu10KG，A00鋁錠90KG，加熱840±20℃，保溫8小時，取出澆鑄成5KG大小合金錠；

C、Ni中間合金配置

取Ni10KG，A00鋁錠90KG，加熱850±20℃，保溫8小時，取出澆鑄成5KG大小合金錠；

D、Mn中間合金配置

取Mn10KG，A00鋁錠90KG，加熱840±20℃，保溫8小時，取出澆鑄成5KG大小合金錠；

E、稀土混合物合金配置

取稀土混合物10KG，A00鋁錠90KG，加熱850±20℃，保溫8小時，取出澆鑄成5KG大小合金錠；

F、鋁合金配置

往坩堝中加A00鋁錠，加熱到780℃，按照比例依次加入Si中間合金、Cr中間合金、Cu中間合金、Ni中間合金、Mn中間合金、稀土混合物合金、Ti，繼續加熱到840℃，加熱6小時，開啟電磁攪拌機，攪拌1小時，并加入1%復合磷變質劑，溫度降到760℃，按照比例加入C、Mg，再次開啟電磁攪拌機，攪拌1小時，用氮氣除氣20分鐘，經化驗達到性能指標后，即得成品材料。

進一步，所述性能指標為：

硬度（HB）：HB110～HB140；

機械性能：常溫20℃＞260MPa，高溫300℃＞80MPa；

體積穩定性%：＜0.015%；

線膨脹系數20～300℃：＜241/℃×10～6；

金相：JB/T6289---2005四級。

本發明的有益效果是：采用本發明材料制成的發動機活塞，可有效減少配缸間隙（柴油機發動配缸間隙可減少為0.05～0.08mm，空壓機配缸間隙可減少為0.01～0.04mm，制冷壓縮機配缸間隙可減少為0.01～0.04mm,摩托車發動機配缸間隙可減少為0.01～0.03mm），可產生如下效益：

1、排放改善

由于活塞裙部與氣缸間隙小，使得內燃機氣缸的密封性增強，提高了壓縮終了的溫度（一般可提高18%），減少了燃料進入氣缸后的著火落后期，使得參加初期燃燒反應的燃料減少，抑制了燃燒的局部高溫，因而降低了氮氧化物（NOX）的產生。由于氣缸壓力高，促使燃燒迅速，不易產生補燃，因而降低了碳氫（HC）和一氧化碳（CO）的排放。

2、油耗降低

降低機油消耗30%以上，燃油耗（柴油）5%～15%。由于燃燒完善，發動機經濟性提高，例如：一輛城市公交柴油車按節約燃油8%計算，每月6000公里行駛，僅燃油費就可每月節省500多元，如加上機油消耗、大修里程延長等。一輛柴油公交車一年營運成本可降低1萬元人民幣左右，應用到汽車空壓機上，配缸間隙可減少到0.01～0.04mm，機油消耗可減少60%以上。

3、動力、扭矩增加

由于燃燒室密封性得到了提高，動力增加7%，扭矩提高5%。

4、壽命延長