[发明专利]活塞剥落测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种活塞测试装置，特别涉及用于测试带有聚合物涂层的活塞的抗剥落性的装置。

背景技术

在现代汽车引擎中，活塞被设计成在引擎工作条件下相对安静同时以最小公差被制造。然而采用在活塞裙部表面涂覆聚合物涂层的方式取代了将活塞铸造或加工成较大直径的方式来生产所述活塞。除了润滑环和活塞环，所述聚合物涂层也要能经受住引擎运行期间的机械往复作用、高温、化学污染和高压。

聚合物涂层通常用在机加工过的活塞表面。聚合物选择那些有利于使活塞裙部表面和气缸壁之间的摩擦最小化的材料。某些时候，光有涂层工艺还不够，或者说活塞表面还有缺陷。因此，在引擎运行时会发生活塞的聚合物涂层起泡或者剥落现象。脱落的聚合物混入油中可能成为对引擎的污染物。这降低了引擎的效率，甚至会导致引擎卡住。所以聚合物涂层和活塞裙部表面之间需要最适合的粘合。

筛选新的聚合物、活塞材料和活塞设计方案都要花费大量的时间和金钱。传统的测试包括，例如，网纹(cross-hatch)粘合测试(ASTM D-3359)、高温引擎油浴测试、高温水浴测试、以及高压油冲击测试。在油浴测试中，活塞在325°F的油中浸泡96小时，记录下涂层粘合的任何损失。在水浴测试中，具有聚合物涂层的活塞在高温水中浸泡一段测试规定的时间。一个适当的压力敏感带用在聚合物上，然后测得一个最小粘合强度，以此测定聚合物涂层的抗剥落性(ASTM D-1000，方法A)。在油冲击测试中，将高温油喷射到具有聚合物涂层的活塞表面。类似水浴测试，也应用压力敏感带来测试聚合物涂层的剥落。

用高频往复摩擦试验台(HFRR)来评估运动零件的耐久度(比如活塞的耐久度)是公知的。还有一些测试方法和设备用来测量润滑性，或者一种液体影响两个表面之间摩擦的能力。负载下相对运动表面的磨损也被测量。上述测试所用的设备可以由例如Imperial Scientific Indusrties生产。

还有一种活塞测试在Slone的US5,007,284专利中公开，其涉及一种活塞环和气缸套的磨损模拟器。该磨损模拟器展示了不同速度、负载、材料、温度和润滑剂下有关摩擦力、磨损和摩擦系数的数据。

现在仍需要一种能更精确地显示活塞的聚合物裙部涂层在引擎运行时的化学和机械应变的测试装置和方法。期望所述装置和方法能更为精确地预测活塞的抗剥落性。

发明内容

根据这里公开的内容，惊讶地发现一种用于测试聚合物涂层活塞的抗剥落性的测试装置和方法，其能更精确地反应引擎在通常运行时的条件。

在一个实施例中，活塞测试装置包括具有内壁的壳体，在其中限定出一个空腔，表面上沉积有聚合物涂层的活塞设置在壳体空腔中。活塞的聚合物涂层接触壳体内壁。该活塞测试装置还包括可操作地与活塞耦合的促动装置。该促动装置使活塞在空腔中进行往复运动。

在另一个实施例中，用于活塞测试装置的喷射系统包括盖板以及与多个喷射器通道连通的喷射器。喷射器通道设置在盖板内，喷射器构造为通过喷射器通道将液体输送到壳体的内壁。

还公开了一种方法，包括提供一个沉积有聚合物涂层的活塞，其中聚合物涂层与邻近活塞布置的表面接触，将热应力、摩擦应力和化学应力施加在活塞上。

附图说明

本发明以上所述的优点以及其他优点通过下面结合附图的详细描述对本领域技术人员而言将变得更加显而易见。

图1是活塞测试装置的侧视示意图；

图2是活塞测试装置的俯视示意图；

图3是图1中喷射器板的侧面透视示意图；和

图4示出图1和图3中喷射器板的仰视示意图。

具体实施方式

以下描述仅仅是示范性质的，不表示对本发明公开内容、应用和使用的限制。还应该理解的是所有附图中相应的附图标记表示相同或相应的零件和特征。对于所披露的方法而言，本文所给出的步骤只是示范性的，而不是必需的或关键的。

参考图1和图2，本发明所公开的活塞测试装置2包括壳体4。壳体4具有内壁6和外壁7。空腔8由内壁6形成。活塞测试装置2还包括置于空腔8中的活塞10。作为一个非限制性的实施例，带有空腔8的壳体4可以包括其中形成了镗孔的活塞汽缸。也可以使用其他适合容纳活塞10的壳体。

本发明的活塞10上沉积有聚合物涂层12。聚合物涂层12，例如可通过与内壁6的可滑动接合来与壳体4的内壁6接触。聚合物涂层12包括，例如，一种或多种聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、石墨和二硫化钼涂层。在一实施例中，该聚合物涂层是石墨涂层。