[发明专利]一种铝合金镶圈活塞的热处理方法及其装置

说明书

技术领域：

本发明涉及铝合金活塞热处理方法，具体为一种铝合金镶圈活塞的热处理方法及其装置。

背景技术：

铝合金材料镶圈活塞的淬火冷却在制造铝活塞过程中是技术难度较大的一个过程，它直接影响铝活塞的最终性能和镶圈粘结面积率。铝活塞淬火时固溶处理效果好，就能够充分保证了活塞的高性能，并能够发挥活塞在发动机的最大作用。 

高铜铝合金镶圈活塞热处理现状：

铝合金活塞通常采用淬火+人工时效处理。淬火方式有铸造余热淬火和铸造完成后重新加热淬火。铝合金镶圈活塞大多数是增压柴油机活塞，镶圈粘结面积率的好坏直接影响活塞在发动机的性能。目前，铝合金镶圈活塞只能采用铸造后余热淬火，如整体采用重新加热后淬火，将会对镶圈粘结面积率产生很大影响。铝合金镶圈活塞的较好余热淬火热处理方法是将活塞销孔中心线以下部分淬水处理，活塞头部采用自然冷却。这种处理方式，能克服活塞全部淬水造成的镶圈与活塞粘结面积率低的问题，但也存在活塞头部硬度及强度都较低的问题。 

发明内容：

本发明的目的是对现有铝合金镶圈活塞热处理工艺进行改进，既能提高镶圈与活塞本体的粘结面积率又能提高活塞头部硬度及强度。

本发明的目的是这样实现的：一种铝合金镶圈活塞的热处理方法，包括如下步骤：

a、将活塞毛坯排列放置在热处理筐中；

b、将热处理筐放入电阻炉中加热至420℃±5℃，恒温3小时以上，再加温至500℃±5℃，恒温2小时以上；

c、出炉后25秒内将热处理筐放入淬火装置中，使活塞销孔中心线以下部位进行淬水，水温要求40℃-60℃，淬水时间为4-7min；同时，热处理筐上面有自上而下的下吹风对活塞头部进行水雾风冷。

d、将淬水后的活塞毛坯进行自然时效24小时以上；

e、将自然时效后的活塞毛坯进行人工时效处理：将活塞毛坯加温至180℃±5℃，恒温3小时以上，再加温至230℃±5℃，恒温3小时以上；

f、活塞毛坯经人工时效热处理后，在空气中自然冷却至室温。

一种铝合金镶圈活塞的热处理装置，包括淬水池，在淬水池放置一悬置的热处理筐，框内设置可供多个工装平行排放的空间，活塞放置在工装内，在热处理筐的上面有可移动的下吹风装置。

所述下吹风装置为一台下吹风电扇，该电扇悬吊在一可移动门架上，工作状态下，电扇正对热处理筐的上面。

所述的热处理筐为圆形。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、活塞机械性能得到提高。a）、现有技术铝合金活塞工艺性能要求：硬度HBW100-130，同一只活塞硬度差不大于10个布氏单位，同一炉活塞硬度不大于15个布氏单位；抗拉强度：R_{m（常温）}≥230MPa，R_{m（350℃）}≥80MPa，体积稳定性：δ≤0.025%D。

b）、本发明热处理的活塞性能测试结果如下：硬度HBW110-125，抗拉强度：R_{m（常温）}=270MPa，R_{m（350℃）}=102MPa；线膨胀系数：α_{（常温-200℃）}=18.5×10^-6m/mk，α_{（常温-300℃）}=20.5×10^-6m/mk；体积稳定性：δ≤0.015%D。可见，采用头部水雾风冷、销孔中心线以下部位水冷的特殊双向固溶处理办法能够满足活塞特殊性能的要求。

2、活塞耐磨镶圈与铝活塞本体的粘结面积率得到提高。a）、现有技术活塞耐磨镶圈与铝活塞本体的粘结面积率标准：增压发动机不小于93%。

b）、经本发明热处理得到增压发动机活塞耐磨镶圈与铝活塞本体的粘结面积率＞95%以上。

附图说明：

图1是本发明淬水装置结构图；

图2是本发明热处理工艺曲线图。

1.活塞毛坯，2.工装，3.热处理筐，4.钢构热处理池，5. 框架式可移动交流散热风扇。

具体实施方式

本发明的特点是将结合具体实施方式加以进一步阐述。

一种铝合金镶圈活塞的热处理方法，包括如下步骤：

a、将活塞毛坯排列放置在热处理筐中；

b、将热处理筐放入电阻炉中加热至420℃±5℃，恒温3小时，再加温至500℃±5℃，恒温2小时；