專利名稱：一種活塞環及其表面松孔鍍鉻工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種內燃機活塞環及其表面松孔鍍鉻工藝。
背景技術：
活塞環是內燃機關鍵零件之一，活塞環工作特性的好壞直接影響發動機的性能， 它的的主要功能是密封，導熱、均勻分布潤滑油及支撐活塞。活塞環隨同活塞在氣缸里做往復運動，是發動機中工作條件最惡劣的部件之一， 且壽命最短。特點是，工作溫度高并在很高的機械負載下高速滑動，遭受強烈磨損。提高活 塞環的性能是關系發動機工作性能的關鍵，在活塞環的工作表面上鍍硬鉻，雖然可以提高 表面硬度及耐磨性，但活塞環在缸套中導熱慢、易磨損、布油不均勻的缺點是亟待解決的技 術課題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種耐磨損、布油均勻、提高導熱性能、明顯改善產品使用 性能，又能減低能耗，提高環保效能的活塞環。本發明目的還在于提供上述活塞環的表面松孔鍍鉻工藝。本發明的技術方案是在活塞環本體的表面有一鍍鉻層，鍍鉻層的外表面有松孔 網紋。上述活塞環的表面松孔鍍鉻工藝包括鍍前工序用抱圓瓦將活塞環抱圓，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 機噴砂處理，然后置入60°C 70°C的清水中洗滌；刻蝕工序將上述活塞環置入刻蝕槽液 中刻蝕；刻蝕槽液配方鉻酐CrO3180 200g/L ；硫酸H2SO41. 8 2. 2g/L ；
三價鉻 Cr3+ 3 4. 5g/L,電流密度32A/dm2溫度58 62°C時間20 40s鍍鉻工序將來自刻蝕工序的活塞環置入鍍硬鉻槽液中鍍鉻；鍍硬鉻槽液成份及工藝規范鉻酐CrO3200 220g/L硫酸H2SO42. 2 2. 7g/L三價鉻Cr3+3 4. 5g/L酸比(Cr03/S042)100/1. 2溫度58 60°C
電流密度40 55A/dm2時間2. 4 6. Oh水洗工序將鍍硬鉻后的活塞環置入60 70°C的清水中洗滌；除氫工序將洗滌干凈后的活塞環放入烘箱內除氫； 溫度200 220°C時間3 4h松孔工序將上述工序后的活塞環置入松孔槽液中進行松孔；松孔槽液成份及工藝規范氫氧化鈉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時間2 3min。本發明在除氫工序和松孔工序之間，有機械加工工序將環高，徑向厚度以及桶面 度等加工到產品圖要求的尺寸。本發明在松孔工序后有水洗烘干工序將松孔后的活塞環置入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 氫一機械加工一松孔一流動水洗一防銹浸漬。實施本發明方法的設備包括外圓噴砂機、活塞環抱圓機、尼龍拋光機、運輸機或起 吊設備、旋轉鍍鉻設備以及相關的輔助設備。實施本發明的設備需要均為常規鍍鉻設備。本發明利用活塞環表面的網紋槽貯存潤滑油，大大降低了活塞環與缸套的摩擦系 數，改善了著油性，提高了活塞環與缸套的使用壽命。本發明與現有技術相比，具有如下積極效果1.能經濟、方便的改善活塞在缸套內的工作環境，降低活塞環與缸套的摩擦系數， 提高活塞環的使用壽命。2.利用活塞環表面鉻層網紋槽，貯存潤滑油，在活塞環的反復運動中能更均勻的 分布潤滑油。3.能大大降低能耗，并能達到環保要求。綜上所述，本發明較之現有技術提高了活塞環與氣缸套的使用壽命達三千小時以 上，提高內燃機功率30%以上，省油高達25 %，可減少內燃機的排氣/煙量，減小大氣污染 的環保要求。
圖1為本發明的結構示意圖。圖2為實施例1的松孔鍍鉻活塞環表面微觀結構圖。圖3為實施例1的松孔鍍鉻活塞環松孔深度微觀結構圖。
具體實施例方式圖1中在活塞環1本體的表面有一鍍鉻層2，鍍鉻層2的外表面有松孔網紋槽3。 鍍鉻層2的厚度為0. 012 0. 016mm,松孔網紋槽3深度0. 02 0. 03mm。實施例1取若干活塞環用抱圓瓦將活塞環抱圓，用芯軸加以壓緊，確保活塞環的兩端面是 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，將活塞環置入60°C的清水中洗滌。將洗滌干凈后的活 塞環放入溫度為200°C的烘箱內除氫，時間為3小時15分中。然后將活塞環返回機加工車 間進行徑向厚度以及桶面度等加工，確保到這一步的活塞環能夠滿足產品圖的尺寸要求。將上述工序后的活塞環置入30g/L氫氧化鈉(NaOH)，20g/L碳酸鈉(Na2CO3)，5. Og/ L磷酸鈉(Na3PO4)，PH值為12的槽液中進行松孔，松孔時間為2min。最后將松孔后的活塞環置入流動清水洗滌，然后置入工序間防銹水中浸漬。到此 整個松孔鍍鉻工藝過程結束。經過本實施方案的松孔鍍鉻活塞環表面微觀結構圖見圖2。經過本實施方案的松孔鍍鉻活塞環松孔深度微觀結構圖見圖3。實施例2取若干活塞環用抱圓瓦將活塞環抱圓，用芯軸加以壓緊，確保活塞環的兩個端面 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。取出鍍鉻槽液中的活塞環，將活塞環置入60°C的清水中洗滌。將洗滌干凈后的活 塞環放入溫度為200°C的烘箱內除氫，時間為3小時30分中。然后將活塞環返回機加工車 間進行徑向厚度以及桶面度等加工，確保到這一步的活塞環能夠滿足產品圖的尺寸要求。將上述工序后的活塞環置入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的槽液中進行松孔，松孔時間為2. 2min。最后將松孔后的活塞環置入流動清水洗滌，然后置入工序間防銹水中浸漬。到此 整個松孔鍍鉻工藝過程結束。其成品鉻層厚度稍有增加，松孔深度稍有增大。實施例3取若干活塞環用抱圓瓦將活塞環抱圓，用芯軸加以壓緊，確保活塞環的兩個端面 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。 取出鍍鉻槽液中的活塞環，將活塞環置入60°C的清水中洗滌。將洗滌干凈后的活 塞環放入溫度為210°C的烘箱內除氫，時間為3小時40分中。然后將活塞環返回機加工車 間進行徑向厚度以及桶面度等加工，確保到這一步的活塞環能夠滿足產品圖的尺寸要求。將上述工序后的活塞環置入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的槽液中進行松孔，松孔時間為2. 4min。最后將松孔后的活塞環置入流動清水洗滌，然后置入工序間防銹水中浸漬。到此 整個松孔鍍鉻工藝過程結束。其成品鉻層厚度較實施例2稍有增加，松孔深度較實施例2稍有增大。實施例4取若干活塞環用抱圓瓦將活塞環抱圓，用芯軸加以壓緊，確保活塞環的兩個端面 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。取出鍍鉻槽液中的活塞環，將活塞環置入60°C的清水中洗滌。將洗滌干凈后的活 塞環放入溫度為210°C的烘箱內除氫，時間為3小時50分中。然后將活塞環返回機加工車 間進行徑向厚度以及桶面度等加工，確保到這一步的活塞環能夠滿足產品圖的尺寸要求。將上述工序后的活塞環置入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的槽液中進行松孔，松孔時間為2. 5min。最后將松孔后的活塞環置入流動清水洗滌，然后置入工序間防銹水中浸漬。到此 整個松孔鍍鉻工藝過程結束。其成品鉻層厚度較實施例4稍有增加，松孔深度較實施例4稍有增大。實施例5取若干活塞環用抱圓瓦將活塞環抱圓，用芯軸加以壓緊，確保活塞環的兩個端面 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。取出鍍鉻槽液中的活塞環，將活塞環置入60°C的清水中洗滌。將洗滌干凈后的活 塞環放入溫度為220°C的烘箱內除氫，時間為4小時。然后將活塞環返回機加工車間進行徑 向厚度以及桶面度等加工，確保到這一步的活塞環能夠滿足產品圖的尺寸要求。將上述工序后的活塞環置入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的槽液中進行松孔，松孔時間為2. 7min。最后將松孔后的活塞環置入流動清水洗滌，然后置入工序間防銹水中浸漬。到此 整個松孔鍍鉻工藝過程結束。
其成品鉻層厚度較實施例5稍有增加，松孔深度較實施例5稍有增大。實施例6取若干活塞環用抱圓瓦將活塞環抱圓，用芯軸加以壓緊，確保活塞環的兩個端面 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。取出鍍鉻槽液中的活塞環，將活塞環置入70°C的清水中洗滌。將洗滌干凈后的活 塞環放入溫度為220°C的烘箱內除氫，時間為4. 5小時。然后將活塞環返回機加工車間進行 徑向厚度以及桶面度等加工，確保到這一步的活塞環能夠滿足產品圖的尺寸要求。將上述工序后的活塞環置入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的槽液中進行松孔，松孔時間為2. 7min。最后將松孔后的活塞環置入流動清水洗滌，然后置入工序間防銹水中浸漬。到此 整個松孔鍍鉻工藝過程結束。其成品鉻層厚度較實施例5稍有增加，松孔深度較實施例5稍有增大。
權利要求
一種活塞環，其特征在于在活塞環本體的表面有一鍍鉻層，鍍鉻層的外表面有松孔網紋。
2.—種權利要求1所述活塞環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噴砂處理，然后置入60V 70°C的清水中洗滌；刻蝕工序將上述活塞環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 ；三價鉻Cr3+3 4. 5g/L，電流密度32A/dm2 溫度58 62 °C時間20 40s鍍鉻工序將來自刻蝕工序的活塞環置入鍍硬鉻槽液中鍍鉻；鍍硬鉻槽液成份及工藝規范鉻酐 CrO3200 220g/L硫酸 H2SO42. 2 2. 7g/L三價鉻Cr3+3 4. 5g/L酸比(Cr03/S042-) 100/1. 2溫度58 60°C電流密度40 55A/dm2時間2. 4 6. Oh水洗工序將鍍硬鉻后的活塞環置入60 70°C的清水中洗滌； 除氫工序將洗滌干凈后的活塞環放入烘箱內除氫； 溫度200 220°C 時間3 4h松孔工序將上述工序后的活塞環置入松孔槽液中進行松孔； 松孔槽液成份及工藝規范 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時間2 3min。
3.根據權利要求2所述活塞環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.根據權利要求2所述活塞環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，有機械加工工序將環高、徑向厚度以及桶面度等加工到產品圖要求的尺寸。
5.根據權利要求2所述活塞環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將松孔后的活塞環置入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
一種活塞環及其表面松孔鍍鉻工藝。其技術方案是在活塞環本體的表面有一鍍鉻層，鍍鉻層的外表面有松孔網紋。本發明包括鍍前工序、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。本發明利用活塞環表面的網紋槽貯存潤滑油，大大降低了活塞環與缸套的摩擦系數，改善了著油性，提高了活塞環與缸套的使用壽命。本發明較之現有技術提高了活塞環與氣缸套的使用壽命達三千小時以上，提高內燃機功率30％以上，省油高達25％，可減少內燃機的排氣/煙量，減小大氣污染的環保要求。
文檔編號C25F3/02GK101839341SQ20091027282
公開日2010年9月22日 申請日期2009年11月14日 優先權日2009年11月14日
發明者葉德明, 李垂輝, 王志倫 申請人:襄樊新立恒星活塞環有限責任公司