[发明专利]一种发动机活塞材料及其加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机活塞材料及其加工工艺，其属于汽车活塞加工技术领域。

背景技术

传统的ZL108、ZL109铝基合金生产的活塞，由于膨胀系数原因，活塞与缸体需要较大的配缸间隙（柴油机发动配缸间隙为0.12～0.20mm，空压机配缸间隙为0.08～0.16mm，制冷压缩机配缸间隙0.06～0.09mm,摩托车发动机配缸间隙为0.03～0.07mm）,这种较大的配缸间隙,造成发动机在运行过程中,振动大、噪声大、排放大、功率难以提高，难以满足新标发动机的要求。

发明内容

本发明针对传统活塞的配缸间隙较大、难以满足新标发动机要求的不足，提供一种发动机活塞材料及其加工工艺。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种发动机活塞材料，由以下成分组成：Si：11～13%，Cu：1～1.5%，Mg：0.8～1.5%，Ni：0.8～1.5%，Mn：0.3～0.8%，Cr：0.1～0.3%，Ti：0.05～0.2%，C：0.1～0.3%；稀土混合物：0.1～0.3%，Fe＜0.7%，Zn＜0.3%，Zr＜0.05%，Pb＜0.05%，Sn＜0.05%，Ca＜0.02%，其余为Al。

其加工工艺包括如下步骤：

A、Cr中间合金配置

取Cr10KG，A00铝锭90KG，加热820±20℃，保温8小时，取出浇铸成5KG大小合金锭；

B、Cu中间合金配置

取Cu10KG，A00铝锭90KG，加热840±20℃，保温8小时，取出浇铸成5KG大小合金锭；

C、Ni中间合金配置

取Ni10KG，A00铝锭90KG，加热850±20℃，保温8小时，取出浇铸成5KG大小合金锭；

D、Mn中间合金配置

取Mn10KG，A00铝锭90KG，加热840±20℃，保温8小时，取出浇铸成5KG大小合金锭；

E、稀土混合物合金配置

取稀土混合物10KG，A00铝锭90KG，加热850±20℃，保温8小时，取出浇铸成5KG大小合金锭；

F、铝合金配置

往坩埚中加A00铝锭，加热到780℃，按照比例依次加入Si中间合金、Cr中间合金、Cu中间合金、Ni中间合金、Mn中间合金、稀土混合物合金、Ti，继续加热到840℃，加热6小时，开启电磁搅拌机，搅拌1小时，并加入1%复合磷变质剂，温度降到760℃，按照比例加入C、Mg，再次开启电磁搅拌机，搅拌1小时，用氮气除气20分钟，经化验达到性能指标后，即得成品材料。

进一步，所述性能指标为：

硬度（HB）：HB110～HB140；

机械性能：常温20℃＞260MPa，高温300℃＞80MPa；

体积稳定性%：＜0.015%；

线膨胀系数20～300℃：＜241/℃×10～6；

金相：JB/T6289---2005四级。

本发明的有益效果是：采用本发明材料制成的发动机活塞，可有效减少配缸间隙（柴油机发动配缸间隙可减少为0.05～0.08mm，空压机配缸间隙可减少为0.01～0.04mm，制冷压缩机配缸间隙可减少为0.01～0.04mm,摩托车发动机配缸间隙可减少为0.01～0.03mm），可产生如下效益：

1、排放改善

由于活塞裙部与气缸间隙小，使得内燃机气缸的密封性增强，提高了压缩终了的温度（一般可提高18%），减少了燃料进入气缸后的着火落后期，使得参加初期燃烧反应的燃料减少，抑制了燃烧的局部高温，因而降低了氮氧化物（NOX）的产生。由于气缸压力高，促使燃烧迅速，不易产生补燃，因而降低了碳氢（HC）和一氧化碳（CO）的排放。

2、油耗降低

降低机油消耗30%以上，燃油耗（柴油）5%～15%。由于燃烧完善，发动机经济性提高，例如：一辆城市公交柴油车按节约燃油8%计算，每月6000公里行驶，仅燃油费就可每月节省500多元，如加上机油消耗、大修里程延长等。一辆柴油公交车一年营运成本可降低1万元人民币左右，应用到汽车空压机上，配缸间隙可减少到0.01～0.04mm，机油消耗可减少60%以上。

3、动力、扭矩增加

由于燃烧室密封性得到了提高，动力增加7%，扭矩提高5%。

4、寿命延长