[实用新型]一种耐磨镶圈活塞

说明书

(一)技术领域

本实用新型属于燃油发动机技术领域，具体涉及一种结构新颖的耐磨镶圈活塞。

(二)背景技术

活塞是燃油发动机的“心脏”，在发动机中也是工作条件最恶劣的关键零部件之一。活塞在燃油发动机内的主要功用是承受气体压力，在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作，而且散热条件很差，工作时顶端接触面温度高达700K；同时活塞顶部承受气体压力也很大，柴油机高达6～9MPa，还要承受侧压力的作用；活塞在气缸内以(8～12m/s)的运动速度作往复运动，在惯性力的作用下要承受很大的附加载荷。活塞的上述恶劣工作条件，极易产生活塞体的变形和多道密封环、油封等的磨损和老化，特别是处于第一道的密封环，是最容易出现磨损和老化的部位，这是影响柴油机工况和活塞使用寿命的主要因素。近年来，针对于活塞本体和密封环的研究取得了较多的成果，活塞耐磨镶圈技术的研究与开发是多年来汽配制造厂商大力推行的一种有效提高活塞工作效率、延长使用寿命和提升发动机工作效果的新课题，但活塞的耐磨镶圈又是一项加工工艺复杂、技术含量高的生产过程，镶圈材料的选择和镶圈工艺的研究一直是困扰该技术得以提升的难题之一。本实用新型通过对活塞镶圈材料的合理选择，并优化了镶圈部位的结构形状，最终使活塞的耐磨镶圈工艺得到了改进与提高。

(三)发明内容

本实用新型主要提供了一种材质稳定、成本低廉和镶圈环槽结构牢度好的耐磨镶圈活塞，并克服了已有技术的不足。本实用新型的主要技术方案如下：

一种耐磨镶圈活塞，主要由活塞本体、销轴孔、一道环槽、二道环槽、三道环槽和耐磨镶圈体等组成。活塞本体的整体结构与传统活塞相同，上端为头部，即与燃烧室接触部，下端为裙部，即活塞的导向部分，中间端为活塞销座，设有用于活塞与连杆相连接的销轴孔。本实用新型在活塞本体的上端共设置有三道环槽，一道环槽和二道环槽用作安放密封气环，三道环槽用作安放密封油环。考虑到一道环槽的密封气环的铸铁材质和高温缺润滑的使用特点，本实用新型对一道环槽进行了耐磨镶圈。

作为优选，本实用新型的耐磨镶圈体使用高镍奥氏体铸铁材质，主要元素含量为：C(2.1-2.7)％，Si(1.8-2.2)％，Mn(1.0-1.5)％，Cr(1.0-1.5)％，Ni(13.5-17.5)％，Cu(5.5-7.5)％。

本实用新型在活塞的耐磨镶圈工艺控制上，采用了650℃-700℃温度范围的渗铝工艺，在渗铝过程中可保证耐磨镶圈体的Fe元素与活塞本体的Al元素之间形成最佳的扩散层，保证了耐磨镶圈体的最佳镶嵌牢度。

作为优选，本实用新型在耐磨镶圈体横截面的形状设置上采用了梯形状设计，内圈厚度大于外圈厚度，内圈作为耐磨镶圈体的内侧，与铝质的活塞本体经渗铝后可牢固融合，耐磨镶圈体的外圈与活塞本体的外圆面保持在一个圆弧面上，外圈上还设有安放密封气环的环槽。

由以上所述的技术方案可以明了，本实用新型与已有技术相比，在耐磨镶圈体材质的选择、镶圈工艺的确定、镶圈体的形状设计上都有一定的改变。选用的镶圈体材质，与原有技术相比，该材质制成的耐磨镶圈体能与活塞本体的铝合金材质在膨胀系数上保持最佳的匹配，可在交变的冷热负荷和机械负荷的作用下，保证耐磨镶圈体与铝活塞本体之间不产生松动甚至脱离现象。

本实用新型在镶圈工艺的渗铝工序中采用650℃-700℃的温度范围，有效避开了Fe、Al元素二者各自向对方扩散速度不同的工艺难题，不会产生因Fe元素向Al元素扩散速度快而造成耐磨镶圈体尺寸缩小的问题。

本实用新型中耐磨镶圈体的梯形状截面设计，增加了耐磨镶圈体与铝活塞本体间的机械粘接牢度，在激烈的活塞往复运动中能保证整个镶圈结构体的工作牢度，应用效果良好。

(四)附图说明

图1为耐磨镶圈活塞的主视图

图2为耐磨镶圈体的局部放大视图

(五)具体实施方式

本实用新型所述的一种耐磨镶圈活塞，如附图所示，主要由活塞本体1、销轴孔2、一道环槽3、二道环槽4、三道环槽5和耐磨镶圈体6等组成。活塞本体1的整体结构与传统活塞相同，上端为头部，即与燃烧室接触部，下端为裙部，即活塞的导向部分，中间端为活塞销座，设有用于活塞与连杆相连接的销轴孔2。本实用新型在活塞本体1的上端部设置了三道环槽，一道环槽3和二道环槽4作为密封气环的安放槽，三道环槽用作安放密封油环。考虑到一道环槽3所安放的密封气环的铸铁材质，本实用新型对一道环槽3进行了耐磨镶圈。