專利名稱：一種活塞環(huán)及其表面松孔鍍鉻工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)活塞環(huán)及其表面松孔鍍鉻工藝。
背景技術(shù)：
活塞環(huán)是內(nèi)燃機(jī)關(guān)鍵零件之一，活塞環(huán)工作特性的好壞直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能， 它的的主要功能是密封，導(dǎo)熱、均勻分布潤(rùn)滑油及支撐活塞?；钊h(huán)隨同活塞在氣缸里做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，是發(fā)動(dòng)機(jī)中工作條件最?lèi)毫拥牟考唬?且壽命最短。特點(diǎn)是，工作溫度高并在很高的機(jī)械負(fù)載下高速滑動(dòng)，遭受強(qiáng)烈磨損。提高活 塞環(huán)的性能是關(guān)系發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能的關(guān)鍵，在活塞環(huán)的工作表面上鍍硬鉻，雖然可以提高 表面硬度及耐磨性，但活塞環(huán)在缸套中導(dǎo)熱慢、易磨損、布油不均勻的缺點(diǎn)是亟待解決的技 術(shù)課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種耐磨損、布油均勻、提高導(dǎo)熱性能、明顯改善產(chǎn)品使用 性能，又能減低能耗，提高環(huán)保效能的活塞環(huán)。本發(fā)明目的還在于提供上述活塞環(huán)的表面松孔鍍鉻工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案是在活塞環(huán)本體的表面有一鍍鉻層，鍍鉻層的外表面有松孔 網(wǎng)紋。上述活塞環(huán)的表面松孔鍍鉻工藝包括鍍前工序用抱圓瓦將活塞環(huán)抱圓，用芯 軸加以壓緊，用封口膠封口，拋光外圓面以保證有良好的表面粗糙度，在入電鍍槽前用噴砂 機(jī)噴砂處理，然后置入60°C 70°C的清水中洗滌；刻蝕工序?qū)⑸鲜龌钊h(huán)置入刻蝕槽液 中刻蝕；刻蝕槽液配方鉻酐CrO3180 200g/L ；硫酸H2SO41. 8 2. 2g/L ；
三價(jià)鉻 Cr3+ 3 4. 5g/L,電流密度32A/dm2溫度58 62°C時(shí)間20 40s鍍鉻工序?qū)?lái)自刻蝕工序的活塞環(huán)置入鍍硬鉻槽液中鍍鉻；鍍硬鉻槽液成份及工藝規(guī)范鉻酐CrO3200 220g/L硫酸H2SO42. 2 2. 7g/L三價(jià)鉻Cr3+3 4. 5g/L酸比(Cr03/S042)100/1. 2溫度58 60°C
電流密度40 55A/dm2時(shí)間2. 4 6. Oh水洗工序?qū)㈠冇层t后的活塞環(huán)置入60 70°C的清水中洗滌；除氫工序?qū)⑾礈旄蓛艉蟮幕钊h(huán)放入烘箱內(nèi)除氫； 溫度200 220°C時(shí)間3 4h松孔工序?qū)⑸鲜龉ば蚝蟮幕钊h(huán)置入松孔槽液中進(jìn)行松孔；松孔槽液成份及工藝規(guī)范氫氧化鈉NaOH30 50g/L碳酸鈉Na2CO320 30g/L磷酸鈉Na3PO45 10g/L電流密度25A/dm2PH 值12 13. 5時(shí)間2 3min。本發(fā)明在除氫工序和松孔工序之間，有機(jī)械加工工序?qū)h(huán)高，徑向厚度以及桶面 度等加工到產(chǎn)品圖要求的尺寸。本發(fā)明在松孔工序后有水洗烘干工序?qū)⑺煽缀蟮幕钊h(huán)置入60 70°C的清水 中洗滌，然后置入85 95°C的烘箱中烘烤5 8min。工藝流程為抱環(huán)一封口一尼龍砂輪拋光一噴砂一水洗一刻蝕一鍍鉻一水洗一除 氫一機(jī)械加工一松孔一流動(dòng)水洗一防銹浸漬。實(shí)施本發(fā)明方法的設(shè)備包括外圓噴砂機(jī)、活塞環(huán)抱圓機(jī)、尼龍拋光機(jī)、運(yùn)輸機(jī)或起 吊設(shè)備、旋轉(zhuǎn)鍍鉻設(shè)備以及相關(guān)的輔助設(shè)備。實(shí)施本發(fā)明的設(shè)備需要均為常規(guī)鍍鉻設(shè)備。本發(fā)明利用活塞環(huán)表面的網(wǎng)紋槽貯存潤(rùn)滑油，大大降低了活塞環(huán)與缸套的摩擦系 數(shù)，改善了著油性，提高了活塞環(huán)與缸套的使用壽命。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下積極效果1.能經(jīng)濟(jì)、方便的改善活塞在缸套內(nèi)的工作環(huán)境，降低活塞環(huán)與缸套的摩擦系數(shù)， 提高活塞環(huán)的使用壽命。2.利用活塞環(huán)表面鉻層網(wǎng)紋槽，貯存潤(rùn)滑油，在活塞環(huán)的反復(fù)運(yùn)動(dòng)中能更均勻的 分布潤(rùn)滑油。3.能大大降低能耗，并能達(dá)到環(huán)保要求。綜上所述，本發(fā)明較之現(xiàn)有技術(shù)提高了活塞環(huán)與氣缸套的使用壽命達(dá)三千小時(shí)以 上，提高內(nèi)燃機(jī)功率30%以上，省油高達(dá)25 %，可減少內(nèi)燃機(jī)的排氣/煙量，減小大氣污染 的環(huán)保要求。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為實(shí)施例1的松孔鍍鉻活塞環(huán)表面微觀結(jié)構(gòu)圖。圖3為實(shí)施例1的松孔鍍鉻活塞環(huán)松孔深度微觀結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式圖1中在活塞環(huán)1本體的表面有一鍍鉻層2，鍍鉻層2的外表面有松孔網(wǎng)紋槽3。 鍍鉻層2的厚度為0. 012 0. 016mm,松孔網(wǎng)紋槽3深度0. 02 0. 03mm。實(shí)施例1取若干活塞環(huán)用抱圓瓦將活塞環(huán)抱圓，用芯軸加以壓緊，確?；钊h(huán)的兩端面是 緊緊貼合的 ，用封口膠封口拋光外圓面以保證有良好的表面粗糙度，在入電鍍槽前用噴砂 機(jī)噴砂處理。然后置入60°C的清水中洗滌。再置入180g/L鉻酐CrO3,1. 8g/L硫酸H2SO4, 3. Og/L的三價(jià)鉻Cr3+，580C的槽液中刻蝕25s。然后置入200g/L 鉻酐 CrO3, 2. 2g/L 硫酸 H2SO4, 3. Og/L 三價(jià)鉻 Cr3+，酸比(CrO3/ SO42-)為100/1. 2，溫度為58°C，電流密度為40A/dm2的槽液中鍍鉻3. Oh。取出鍍鉻槽液中的活塞環(huán)，將活塞環(huán)置入60°C的清水中洗滌。將洗滌干凈后的活 塞環(huán)放入溫度為200°C的烘箱內(nèi)除氫，時(shí)間為3小時(shí)15分中。然后將活塞環(huán)返回機(jī)加工車(chē) 間進(jìn)行徑向厚度以及桶面度等加工，確保到這一步的活塞環(huán)能夠滿足產(chǎn)品圖的尺寸要求。將上述工序后的活塞環(huán)置入30g/L氫氧化鈉(NaOH)，20g/L碳酸鈉(Na2CO3)，5. Og/ L磷酸鈉(Na3PO4)，PH值為12的槽液中進(jìn)行松孔，松孔時(shí)間為2min。最后將松孔后的活塞環(huán)置入流動(dòng)清水洗滌，然后置入工序間防銹水中浸漬。到此 整個(gè)松孔鍍鉻工藝過(guò)程結(jié)束。經(jīng)過(guò)本實(shí)施方案的松孔鍍鉻活塞環(huán)表面微觀結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖2。經(jīng)過(guò)本實(shí)施方案的松孔鍍鉻活塞環(huán)松孔深度微觀結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖3。實(shí)施例2取若干活塞環(huán)用抱圓瓦將活塞環(huán)抱圓，用芯軸加以壓緊，確?；钊h(huán)的兩個(gè)端面 是緊緊貼合的，用封口膠封口拋光外圓面以保證有良好的表面粗糙度，在入電鍍槽前用噴 砂機(jī)噴砂處理。然后置入60°C的清水中洗滌。晾干后置入190g/L鉻酐Cr03，1.9g/L硫酸 H2SO4, 3. 5g/L的三價(jià)鉻Cr3+，60°C的槽液中刻蝕26s。然后置入210g/L 鉻酐 CrO3, 2. 3g/L 硫酸 H2SO4, 3. 2g/L 三價(jià)鉻 Cr3+，酸比(CrO3/ SO42-)為100/1. 2，溫度為58°C，電流密度為42A/dm2的槽液中鍍鉻3. 2小時(shí)。取出鍍鉻槽液中的活塞環(huán)，將活塞環(huán)置入60°C的清水中洗滌。將洗滌干凈后的活 塞環(huán)放入溫度為200°C的烘箱內(nèi)除氫，時(shí)間為3小時(shí)30分中。然后將活塞環(huán)返回機(jī)加工車(chē) 間進(jìn)行徑向厚度以及桶面度等加工，確保到這一步的活塞環(huán)能夠滿足產(chǎn)品圖的尺寸要求。將上述工序后的活塞環(huán)置入35g/L氫氧化鈉(NaOH)，22g/L碳酸鈉(Na2CO3)，6. Og/ L磷酸鈉(Na3PO4)，PH值為12. 3的槽液中進(jìn)行松孔，松孔時(shí)間為2. 2min。最后將松孔后的活塞環(huán)置入流動(dòng)清水洗滌，然后置入工序間防銹水中浸漬。到此 整個(gè)松孔鍍鉻工藝過(guò)程結(jié)束。其成品鉻層厚度稍有增加，松孔深度稍有增大。實(shí)施例3取若干活塞環(huán)用抱圓瓦將活塞環(huán)抱圓，用芯軸加以壓緊，確保活塞環(huán)的兩個(gè)端面 是緊緊貼合的，用封口膠封口拋光外圓面以保證有良好的表面粗糙度，在入電鍍槽前用噴 砂機(jī)噴砂處理。然后置入60°C的清水中洗滌。晾干后置入200g/L鉻酐CrO3 ；2. Og/L硫酸 H2SO4, 3. 8g/L的三價(jià)鉻Cr3+，60°C的槽液中刻蝕28s。
然后置入210g/L 鉻酐 CrO3, 2. 3g/L 硫酸 H2SO4, 3. 2g/L 三價(jià)鉻 Cr3+ ；酸比(CrO3/ SO42-)為100/1. 2，溫度為58°C，電流密度為42A/dm2的槽液中鍍鉻3. 2小時(shí)。 取出鍍鉻槽液中的活塞環(huán)，將活塞環(huán)置入60°C的清水中洗滌。將洗滌干凈后的活 塞環(huán)放入溫度為210°C的烘箱內(nèi)除氫，時(shí)間為3小時(shí)40分中。然后將活塞環(huán)返回機(jī)加工車(chē) 間進(jìn)行徑向厚度以及桶面度等加工，確保到這一步的活塞環(huán)能夠滿足產(chǎn)品圖的尺寸要求。將上述工序后的活塞環(huán)置入38g/L氫氧化鈉(NaOH)，24g/L碳酸鈉(Na2CO3)，6. 5g/ L磷酸鈉(Na3PO4)，PH值為12. 5的槽液中進(jìn)行松孔，松孔時(shí)間為2. 4min。最后將松孔后的活塞環(huán)置入流動(dòng)清水洗滌，然后置入工序間防銹水中浸漬。到此 整個(gè)松孔鍍鉻工藝過(guò)程結(jié)束。其成品鉻層厚度較實(shí)施例2稍有增加，松孔深度較實(shí)施例2稍有增大。實(shí)施例4取若干活塞環(huán)用抱圓瓦將活塞環(huán)抱圓，用芯軸加以壓緊，確?；钊h(huán)的兩個(gè)端面 是緊緊貼合的，用封口膠封口拋光外圓面以保證有良好的表面粗糙度，在入電鍍槽前用噴 砂機(jī)噴砂處理。然后置入60°C的清水中洗滌。晾干后置入210g/L鉻酐CrO3, 2. lg/L硫酸 H2SO4,4. Og/L的三價(jià)鉻Cr3+，60°C的槽液中刻蝕30s。然后置入210g/L 鉻酐 CrO3, ；2. 4g/L 硫酸 H2SO4 ；3. 4g/L 三價(jià)鉻 Cr3+ ；酸比(CrO3/ SO42-)為100/1. 2 ；溫度為59°C，電流密度為44A/dm2的槽液中鍍鉻3. 4小時(shí)。取出鍍鉻槽液中的活塞環(huán)，將活塞環(huán)置入60°C的清水中洗滌。將洗滌干凈后的活 塞環(huán)放入溫度為210°C的烘箱內(nèi)除氫，時(shí)間為3小時(shí)50分中。然后將活塞環(huán)返回機(jī)加工車(chē) 間進(jìn)行徑向厚度以及桶面度等加工，確保到這一步的活塞環(huán)能夠滿足產(chǎn)品圖的尺寸要求。將上述工序后的活塞環(huán)置入40g/L氫氧化鈉(NaOH)，26g/L碳酸鈉(Na2CO3)，6. 7g/ L磷酸鈉(Na3PO4)，PH值為12. 7的槽液中進(jìn)行松孔，松孔時(shí)間為2. 5min。最后將松孔后的活塞環(huán)置入流動(dòng)清水洗滌，然后置入工序間防銹水中浸漬。到此 整個(gè)松孔鍍鉻工藝過(guò)程結(jié)束。其成品鉻層厚度較實(shí)施例4稍有增加，松孔深度較實(shí)施例4稍有增大。實(shí)施例5取若干活塞環(huán)用抱圓瓦將活塞環(huán)抱圓，用芯軸加以壓緊，確?；钊h(huán)的兩個(gè)端面 是緊緊貼合的，用封口膠封口拋光外圓面以保證有良好的表面粗糙度，在入電鍍槽前用噴 砂機(jī)噴砂處理。然后置入60°C的清水中洗滌。晾干后置入210g/L鉻酐CrO3, 2. 5g/L硫酸 H2SO4,4. 2g/L的三價(jià)鉻Cr3+，60°C的槽液中刻蝕35s。然后置入220g/L 鉻酐 CrO3, 2. 5g/L 硫酸 H2SO4, 3. 6g/L 三價(jià)鉻 Cr3+，酸比(CrO3/ SO42-)為100/1. 2，溫度為60°C，電流密度為44A/dm2的槽液中鍍鉻3. 5小時(shí)。取出鍍鉻槽液中的活塞環(huán)，將活塞環(huán)置入60°C的清水中洗滌。將洗滌干凈后的活 塞環(huán)放入溫度為220°C的烘箱內(nèi)除氫，時(shí)間為4小時(shí)。然后將活塞環(huán)返回機(jī)加工車(chē)間進(jìn)行徑 向厚度以及桶面度等加工，確保到這一步的活塞環(huán)能夠滿足產(chǎn)品圖的尺寸要求。將上述工序后的活塞環(huán)置入42g/L氫氧化鈉(NaOH)，28g/L碳酸鈉(Na2CO3)，6. 9g/ L磷酸鈉(Na3PO4)，PH值為12. 8的槽液中進(jìn)行松孔，松孔時(shí)間為2. 7min。最后將松孔后的活塞環(huán)置入流動(dòng)清水洗滌，然后置入工序間防銹水中浸漬。到此 整個(gè)松孔鍍鉻工藝過(guò)程結(jié)束。
其成品鉻層厚度較實(shí)施例5稍有增加，松孔深度較實(shí)施例5稍有增大。實(shí)施例6取若干活塞環(huán)用抱圓瓦將活塞環(huán)抱圓，用芯軸加以壓緊，確?；钊h(huán)的兩個(gè)端面 是緊緊貼合的，用封口膠封口拋光外圓面以保證有良好的表面粗糙度，在入電鍍槽前用噴 砂機(jī)噴砂處理。然后置入60°C的清水中洗滌。晾干后置入200g/L鉻酐CrO3, 2. Og/L硫酸 H2SO4, 5. 2g/L的三價(jià)鉻Cr3+，60°C的槽液中刻蝕35s。然后置入220g/L 鉻酐 CrO3, 2. 7g/L 硫酸 H2SO4,4. 5g/L 三價(jià)鉻 Cr3+，酸比(CrO3/ SO42O為100/1. 2，溫度為70°C，電流密度為44A/dm2的槽液中鍍鉻3. 5小時(shí)。取出鍍鉻槽液中的活塞環(huán)，將活塞環(huán)置入70°C的清水中洗滌。將洗滌干凈后的活 塞環(huán)放入溫度為220°C的烘箱內(nèi)除氫，時(shí)間為4. 5小時(shí)。然后將活塞環(huán)返回機(jī)加工車(chē)間進(jìn)行 徑向厚度以及桶面度等加工，確保到這一步的活塞環(huán)能夠滿足產(chǎn)品圖的尺寸要求。將上述工序后的活塞環(huán)置入50g/L氫氧化鈉(NaOH)，30g/L碳酸鈉(Na2CO3)，9. 8g/ L磷酸鈉(Na3PO4)，PH值為13. 5的槽液中進(jìn)行松孔，松孔時(shí)間為2. 7min。最后將松孔后的活塞環(huán)置入流動(dòng)清水洗滌，然后置入工序間防銹水中浸漬。到此 整個(gè)松孔鍍鉻工藝過(guò)程結(jié)束。其成品鉻層厚度較實(shí)施例5稍有增加，松孔深度較實(shí)施例5稍有增大。
權(quán)利要求
一種活塞環(huán)，其特征在于在活塞環(huán)本體的表面有一鍍鉻層，鍍鉻層的外表面有松孔網(wǎng)紋。
2.—種權(quán)利要求1所述活塞環(huán)的表面松孔鍍鉻工藝，其特征在于包括鍍前工序用抱 圓瓦將活塞環(huán)抱圓，用芯軸加以壓緊，用封口膠封口，拋光外圓面以保證有良好的表面粗糙 度，在入電鍍槽前用噴砂機(jī)噴砂處理，然后置入60V 70°C的清水中洗滌；刻蝕工序?qū)⑸鲜龌钊h(huán)置入刻蝕槽液中刻蝕； 刻蝕槽液配方鉻酐 CrO3180 200g/L ；硫酸 H2SO41. 8 2. 2g/L ；三價(jià)鉻Cr3+3 4. 5g/L，電流密度32A/dm2 溫度58 62 °C時(shí)間20 40s鍍鉻工序?qū)?lái)自刻蝕工序的活塞環(huán)置入鍍硬鉻槽液中鍍鉻；鍍硬鉻槽液成份及工藝規(guī)范鉻酐 CrO3200 220g/L硫酸 H2SO42. 2 2. 7g/L三價(jià)鉻Cr3+3 4. 5g/L酸比(Cr03/S042-) 100/1. 2溫度58 60°C電流密度40 55A/dm2時(shí)間2. 4 6. Oh水洗工序?qū)㈠冇层t后的活塞環(huán)置入60 70°C的清水中洗滌； 除氫工序?qū)⑾礈旄蓛艉蟮幕钊h(huán)放入烘箱內(nèi)除氫； 溫度200 220°C 時(shí)間3 4h松孔工序?qū)⑸鲜龉ば蚝蟮幕钊h(huán)置入松孔槽液中進(jìn)行松孔； 松孔槽液成份及工藝規(guī)范 氫氧化鈉NaOH30 50g/L碳酸鈉 Na2CO320 30g/L磷酸鈉Na3PO45 10g/L電流密度25A/dm2PH 值12 13. 5時(shí)間2 3min。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述活塞環(huán)的表面松孔鍍鉻工藝，其特征在于拋光外圓面以保證 表面粗糙度0.8以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述活塞環(huán)的表面松孔鍍鉻工藝，其特征在于在除氫工序和松孔 工序之間，有機(jī)械加工工序?qū)h(huán)高、徑向厚度以及桶面度等加工到產(chǎn)品圖要求的尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述活塞環(huán)的表面松孔鍍鉻工藝，其特征在于在松孔工序后有水洗烘干工序?qū)⑺煽缀蟮幕钊h(huán)置入60 70°C的清水中洗滌，然后置入85 95°C的烘箱 中烘烤5 8 min。
全文摘要
一種活塞環(huán)及其表面松孔鍍鉻工藝。其技術(shù)方案是在活塞環(huán)本體的表面有一鍍鉻層，鍍鉻層的外表面有松孔網(wǎng)紋。本發(fā)明包括鍍前工序、刻蝕工序、鍍鉻工序、水洗工序、除氫工序、松孔工序、水洗烘干工序。本發(fā)明利用活塞環(huán)表面的網(wǎng)紋槽貯存潤(rùn)滑油，大大降低了活塞環(huán)與缸套的摩擦系數(shù)，改善了著油性，提高了活塞環(huán)與缸套的使用壽命。本發(fā)明較之現(xiàn)有技術(shù)提高了活塞環(huán)與氣缸套的使用壽命達(dá)三千小時(shí)以上，提高內(nèi)燃機(jī)功率30％以上，省油高達(dá)25％，可減少內(nèi)燃機(jī)的排氣/煙量，減小大氣污染的環(huán)保要求。
文檔編號(hào)C25F3/02GK101839341SQ20091027282
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月14日
發(fā)明者葉德明, 李垂輝, 王志倫 申請(qǐng)人:襄樊新立恒星活塞環(huán)有限責(zé)任公司