[发明专利]合金灰铸铁活塞环、其制造方法及专用模板

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金灰铸铁活塞环，尤其涉及一种采用新材料的合金灰铸铁活塞环及其制造方法，其应用内燃机上。

背景技术

内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。内燃机是一种用途广泛的机械设备，其中活塞环是内燃机发动机中最为关键的零部件之一，它在柴油发动机中有三大作用，它将燃烧室和曲轴箱密封，将活塞上的热能传到气缸壁上，并控制其油耗。活塞环的工作条件相当恶劣，既要承受高温、高压的作用，又要承受剧烈的磨损和较大的冲击负荷作用。为了提高工作的可靠性及耐久性，对活塞环材料提出了较高要求，即活塞环必须要有良好的耐磨性、必要的强度及足够的弹性和弹性保持性，具体为硬度： 100～110HRB，抗弯强度：≥500N/mm² MPa，弹性模量：110000～150000 N/mm² ，热稳定性：≥92％。

目前，活塞环的材质一般为高弹性模量和抗弯强度的合金铸铁，其一般都需要经过调质处理才能获得，工艺比较复杂。因为现阶段采用砂型铸造生产的合金灰铸铁的弹性模量以及抗弯强度都比较低，弹性模量为70000-100000MPa ，抗弯强度为390-500 MPa，因为需要经过调质处理才能提高其弹性模量、抗弯强度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种机械性能好、且不需要经过调质处理即可使用的合金灰铸铁活塞环，并提供该活塞环的生产方法及其专用模板。

为解决上述技术问题，本发明活塞环所采取的技术方案是：该活塞环材质中各元素的重量百分含量如下：C 3.2～3.5％，Si 2.3～2.6％，Mn 0.70～0.9％，P 0.1～0.30％， Cr 0.1～0.3％，Mo 0.4～0.5％， Cu 0.6～1.0％， Ni 0.3～0.5％， S≤0.1％，余量为Fe。

本发明制造上述活塞环所采取的技术方案具体包括以下步骤：

a. 造型；

b.按上述各组份元素进行配料，然后加入熔炼炉中熔炼，铁水过热至1525～1540℃；

c.静置至1510～1520℃出炉，出炉前加入硅锶孕育剂进行孕育，硅锶孕育剂的粒度为1～3㎜，加入量为铁水重量的0.4～0.6％；

d.浇注，浇注温度为1380～1440℃，浇注过程在3分钟内完成。

上述工序b中配料时除C、Si外，其余元素均按炉后化学成分的重量百分含量配制，C元素在炉内时的重量百分含量控制在3.3～3.6%，当其重量百分含量小于3.3%时加入碳粉调整至3.3%以上，当其重量百分含量大于3.6%时加入废钢调整至3.6%以下；Si元素在炉内时的重量百分含量控制在2.1～2.3%，当其重量百分含量小于2.1%时向炉内补加结晶硅或75硅铁，使Si含量大于2.1%，当其重量百分含量大于2.3%时向炉内补加Q10生铁或废钢，使Si含量小于2.3%。

上述工序a中造型时采用的型砂为石英砂和膨润土的混合物，其中石英砂和膨润土配比：当石英砂采用旧砂时，膨润土体积百分含量为1～3％，当石英砂采用新砂时，膨润土体积百分含量为15～20％，当石英砂为旧砂和新沙的混合物时，新砂每增加10％，膨润土的体积百分含量增加1.5～2％；型砂的湿压强度为1.2-1.6Kg/cm²，紧实率为25-40%，透气性≥50，含水量为3-4%，含泥量≤15%，有效膨润土含量≥8%。

上述石英砂的SiO₂含量≥98%，粒度75-150目，耐火度≥1700℃，含泥量≤1%；膨润土粒度要求95%过200目筛，吸蓝量每100克大于30克。

本发明还提供了上述步骤c中浇注用的模板，其具体结构为：包括底板、设于底板上的横浇道以及设于横浇道中间位置的连通横浇道的直浇道；所述横浇道的两端对称设有四个第一模型环，横浇道同一端的两个第一模型环对称设置于横浇道两侧，连通各第一模型环与横浇道的第一内浇道与横浇道垂直；在所述直浇道的两侧的两个第一模型环间各设置一个第二模型环，连通第二模型环与横浇道之间的第二内浇道与横浇道的夹角的锐角为54°，两个第二模型环及第二内浇道相对关于横浇道的对称中心对称设置。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：