專利名稱：制造活塞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造活塞，例如用于壓縮機(jī)的活塞的方法。
活塞通常由灰口鑄鐵或鋼等金屬制成，人們已將其外表面的耐磨性加以提高，這是由于活塞在缸體內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度非常之快。例如日本專利公開物41244/1979公開了一種鋁制活塞，其外表面處理成硬氧化鋁層，以提高耐磨性?；钊耐獗砻孢€通過(guò)表面硬化法進(jìn)一步硬化，以更大提高其耐磨性。
同時(shí)，活塞通常具有內(nèi)腔，至少有薄的筒形裙部。
過(guò)去，由于活塞外表面是靠滲碳硬化之類的加熱硬化過(guò)程進(jìn)行處理，而活塞裙部是薄圓筒形的，因此在加熱時(shí)，裙部要向著其底端向外擴(kuò)張或擴(kuò)展。因此，對(duì)活塞外表面作為精加工的拋光加工的時(shí)候，裙部外表面的一部分硬化層要比其它部分的硬化層被磨去的更多一些，致使整個(gè)活塞的硬化層厚度不均勻。其結(jié)果，不能獲得所要求的耐磨性。這是一個(gè)必須解決的問(wèn)題，它尤其發(fā)生在球窩接合型活塞之中，這種活塞具有較長(zhǎng)而薄的裙部。
鑒于上述原因，本發(fā)明的目的是提供一種制造活塞的方法，可使活塞整個(gè)外表面上形成厚度均勻的硬化層，提高其耐磨性而不用增加重量。
本發(fā)明的制造活塞的方法包括以下的步驟制造一塊金屬活塞，其裙部向著底端有一定錐度，使得在下一個(gè)熱處理步驟之后，金屬活塞的直徑可變得均勻一致;在含氮和碳的氣體中熱處理該金屬活塞，使其外表面形成滲氮膜層，并且使裙部變形;最后拋光該膜層外表面。
也就是說(shuō)，本發(fā)明的主要特征在于金屬活塞的裙部向著底端有一定的平緩錐度，在下一個(gè)加熱步驟之后，可使整個(gè)金屬活塞的直徑變得均勻一致。因此可以制造出具有薄裙部并且增大其耐磨性的加工活塞。
附面簡(jiǎn)單說(shuō)明如下

圖1是按照本發(fā)明方法制造的活塞的剖視圖;
圖2是通過(guò)切削和研磨加工，形成有向著底端呈平緩錐度的底活塞的剖視圖;
圖3是通過(guò)熱處理在其外表面上形成氮化膜的底活塞的剖視圖;
圖4是通過(guò)其后拋光精加工的底活塞的剖視圖。
下面參照附圖描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案。
鋼制的球窩接合型活塞1具有作為裙部的薄圓筒形部分2，球座3以及卷曲部分4?；钊?外表面上形成有厚度約為1至5μm的滲氮層5?；钊?以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式與連桿6一端上的球體7相連接，可在缸體(圖中未示)中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。為了將活塞1和球體7相連接，將球體7裝配到球座3中，再將部分4卷曲，防止球體7脫出球座3。連桿6的另一端與曲軸(圖中未示)相連。
上述活塞1通過(guò)下述的加工步驟制造出來(lái)對(duì)牌號(hào)為SS41(JIS)之類的鋼材進(jìn)行冷鍛。然后對(duì)鋼材切削和磨削加工，提供一個(gè)帶有薄圓筒形部分2、球座3和卷曲部分4的底活塞1a，在該步驟中，如圖2所示那樣，薄筒形部分2被加工成向著其底端呈平緩錐度。當(dāng)活塞1a被熱處理時(shí)，該錐度就會(huì)使活塞1a的外形成為圓柱形。換句話說(shuō)，就是活塞1a的整個(gè)外徑變成均勻一致。(不用說(shuō)，該錐度只涉及活塞1a的外徑)。更具體地說(shuō)，例如在帶有裙部(裙部外徑為22mm，長(zhǎng)度為15mm，厚度為1mm)的鋼制活塞的情況下，活塞1a裙部底端的外徑要比其頂端的外徑小約15μm。因此，活塞1a從其頂端至其底端呈錐形，使活塞外表面向著底端線性變窄。但是，將本發(fā)明應(yīng)用于活塞時(shí)，只在裙部上有向著底端線性變窄的錐度已經(jīng)足夠。最好在活塞1a加工出圓柱形外表面之后再將外表面磨削出錐度。
接著將具有這種錐度的活塞1a在含氮和碳的氣體中進(jìn)行熱處理。含氮和碳的氣體可包括例如NH3氣和CO氣。熱處理時(shí)可采用眾所周知的形成滲氮膜的方法。熱處理通常是在約550℃-600℃之下進(jìn)行大約1至數(shù)小時(shí)。當(dāng)?shù)谆钊?a采用黑色金屬時(shí)，表面上形成的滲氮膜具有滲碳的Fe3N、Fe4N和Fe16N2，硬滲碳或諸如此類的組分。通常來(lái)說(shuō)，滲氮膜的厚度最好約為15至20μm。
在上述處理過(guò)程中，活塞特別是其裙部的錐形部分發(fā)生變形，使裙部向著底端向外擴(kuò)展，然后可以獲得具有均勻外徑的活塞1a。
最后，活塞1a通過(guò)依次的拋光進(jìn)行精加工，使外表面的滲氮層5的厚度為1至5μm。
按照上述方法，盡管活塞1的薄筒部分2在氣體滲氮過(guò)程中受熱擴(kuò)張，但是成品活塞1從頂端至底端卻具有均勻一致的直徑。因此，拋光后的成品活塞1，其外表面的滲氮層5的厚度是均勻的。結(jié)果，在裙部上形成薄筒部分2以減小負(fù)載或減小供能的活塞，仍能提高其耐磨性。
由此可見(jiàn)，本發(fā)明是提供一種制造活塞的方法。該活塞具有向著底端緩慢減薄的錐形裙部。熱處理時(shí)，使活塞的薄筒部分在高溫環(huán)境下向著底端向外擴(kuò)張或擴(kuò)展，同時(shí)使活塞外表面形成硬化層。按照本發(fā)明，甚至在對(duì)活塞外表面進(jìn)行拋光精加工之后，可使成品活塞從其頂端至其底端的外徑均勻，并且其上的硬化層厚度均勻。因此，裙部有減薄部分的減輕活塞仍能提高其外表面的耐磨性。
如上所述，本發(fā)明可通過(guò)在活塞裙部上形成薄筒部分減輕活塞重量以減小負(fù)載或供能，并且可增大活塞外表面的耐磨性。按照本發(fā)明，可獲得可靠性高的活塞。
權(quán)利要求
1.一種制造活塞的方法，其特征在于包括以下的步驟制造一塊金屬活塞，其裙部向著底端有一定錐度，使得在下一個(gè)熱處理步驟之后，金屬活塞的直徑可變得均勻一致；在含氮和碳的氣體中熱處理該金屬活塞，使其外表面形成滲氮膜層，并且使裙部變形；拋光光該膜層外表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于上述金屬活塞是由鋼制成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于上述熱處理是在550℃-600℃溫度下進(jìn)行1至數(shù)小時(shí)。
全文摘要
一種制造活塞的方法，包括以下的步驟制造一塊金屬活塞，其裙部向著底端有一定錐度，使得在下一個(gè)熱處理步驟之后，金屬活塞的直徑可變得均勻一致；在含氮和碳的氣體中熱處理該金屬活塞，使其外表面形成滲氮膜層，并且使裙部變形；最后拋光該膜層外表面。這樣，可通過(guò)在活塞裙部上形成薄筒部分減輕活塞重量以減小負(fù)載或供能，并且可增大活塞外表面的耐磨性。
文檔編號(hào)F16J1/02GK1035634SQ8910089
公開日1989年9月20日 申請(qǐng)日期1989年2月17日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月18日
發(fā)明者渡邊隆二, 小佐野元彥, 川上浩一 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社