專利名稱：低溫嚴寒區域使用的鋁活塞耐磨鑲環的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種內燃機使用的鋁活塞耐磨鑲環，可在低溫嚴寒區域使用，屬于工業技術領域。
背景技術：
現在各國使用的鋁活塞耐磨鑲環的材質為高鎳奧氏體鑄鐵，絕大多數采用離心鑄造制備筒狀毛坯，然后機加工制成，其材質為國際標準ISO 2892-1973。具體牌號為L-Ni CuCr 1562，其他國家的標準大同小異。使用此牌號材質生產的耐磨鑲環在低溫嚴寒區域使用時，特別是在_40°C -50°C條件下使用時易產生奧氏體向馬氏體的相變，使之體積膨脹，應力增加，嚴重者卡住活塞環，產生拉缸，活塞環折斷，從而發生活塞斷裂掉頭。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種低溫嚴寒區域使用的鋁活塞耐磨鑲環，使用溫度可低達-50°C，而且在使用時不產生相變，不發生斷裂，從而保證了內燃機活塞在嚴寒低溫區域的正常工作。所述的低溫嚴寒區域使用的鋁活塞耐磨鑲環的制備方法，包括熔煉、澆注、粗加工和精加工，其特點在于在粗加工和精加工之間增加冷處理工藝，冷處理工藝是將經過粗加工的鋁活塞耐磨鑲環置于冷處理設備內，以O. 5 1°C /min的速度降至_40°C _50°C，并在此溫度冷處理2 4小時，再使鋁活塞耐磨鑲環的溫度自然回升到室溫，在室溫下保持至少24小時后再進行精加工。所述的鋁活塞耐磨鑲環的化學成分重量百分組成如下C < 2. 7 ；Si 2. 4 2. 8 ;Mn O. 9 I. 5 ；Ni 15. 5 17 ;Cr I. 4 2 ；Cu 6. 5 8 ;S < O. 02 ;P < O. 025 ;余量為 Fe和不可避免的雜質。具體工藝如下(I)熔煉用常規方法電爐熔煉，使金屬液達到上述標準要求；(2)澆注采用離心鑄造方法制造毛坯；(3)粗加工進行粗加工；(4)冷處理將粗加工后的鋁活塞耐磨鑲環置于冷處理設備內，以O. 5 1°C /min的速度降至_40°C -50°C，并在此溫度冷處理2 4小時，移出使其自然到室溫，在室溫下保持至少24小時后進行精加工。(5)精加工將步驟(4)冷處理后的鋁活塞耐磨鑲環進行精加工，達到圖紙要求。本發明的技術要點是對鋁活塞耐磨鑲環進行冷處理，這在以前的技術標準和要求中從來沒有的，目前也未見到相關的專利和文獻。本發明原理是
使用耐磨鑲環活塞的內燃機，在常溫下工作時表現出優良的性能，但是當這種內燃機在嚴寒地區工作時，耐磨鑲環會發生折斷，活塞被拉壞甚至頭部斷裂，以至于打壞發動機氣缸的情況，經過現場分析及實物檢測發現，是因為活塞環被卡死在耐磨鑲環的環槽內，使活塞環不能在環槽內自由運動所致。金相分析發現，奧氏體鑄鐵在由常溫降到低溫時(如_40°C )，其組織會發生部分相變，體積有所增大，使耐磨鑲環的環槽變窄，而活塞環的材料合金鑄鐵或球墨鑄鐵卻不發生體積變化。所以在嚴寒地區使用時，就常會發生耐磨鑲環環槽咬死活塞環的情況。如果預先將耐磨鑲環在-40°C下放置一段時間，讓其充分相變后再鑄入活塞，就不會發生上述活塞被卡死的情況。耐磨鑲環以比在預定工作區域的溫度下低5°C的溫度進行冷處理(比如某區域最低平均溫度為_40°C則冷處理的溫度為-45°C )，使之在此溫度條件下將可能發生的奧氏體向馬氏體轉變，導致體積變化和內應力加大，在冷處理時就提前充分表現出來，使其以后在此嚴寒低溫下工作時不再發生此種變化，保證工作正常。本發明中冷處理溫度為-40°C _50°C，只要是經過此溫度的冷處理，在高于此溫度的地方都可使用，例如_20°C也可以使用，當然也可以實現個性化定制，即將冷處理溫度定在_25°C，這樣也可以。
本發明的有益效果如下本發明通過對耐磨鑲圈進行冷處理，使之可以在低溫嚴寒條件下正常使用，減少了故障發生、增加了設備可靠性且提高了經濟效益。
圖I是本發明冷處理工藝曲線圖。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明做進一步描述。實施例I所述的低溫嚴寒區域使用的鋁活塞耐磨鑲環的制備方法如下(I)熔煉用常規方法電爐熔煉，使金屬液達到上述標準要求；(2)澆注采用離心鑄造方法制造毛坯；(3)粗加工進行粗加工；(4)冷處理將粗加工后的鋁活塞耐磨鑲環置于冷處理設備內，以O. 50C /min的速度降至-40°C，并在此溫度冷處理4小時，移出使其自然到室溫，在室溫下保持24小時進行精加工。(5)精加工將步驟(4)冷處理后的鋁活塞耐磨鑲環進行精加工，達到圖紙要求。上述鋁活塞耐磨鑲環的化學成分重量百分組成如下C 2. 60 ；Si 2. 46 ；Mn O. 99 ；Ni 16. O ；Cr I. 45 ；Cu 6. 8 ；S < 0. 016 ；P < 0. 020 ;余量為 Fe 和不可避免的雜質。實施例2所述的低溫嚴寒區域使用的鋁活塞耐磨鑲環的制備方法如下(I)熔煉用常規方法電爐熔煉，使金屬液達到上述標準要求；(2)澆注采用離心鑄造方法制造毛坯；(3)粗加工進行粗加工；
(4)冷處理將粗加工后的鋁活塞耐磨鑲環置于冷處理設備內，以1°C /min的速度降至-45°C，并在此溫度冷處理3小時，移出使其自然到室溫，在室溫下保持24小時后進行精加工。(5)精加工將步驟(4)冷處理后的鋁活塞耐磨鑲環進行精加工，達到圖紙要求。
上述鋁活塞耐磨鑲環的化學成分重量百分組成如下C 2. 65 ；Si 2. 51 ；Mn I. 13 ；Ni 15. 8 ；Cr I. 43 ；Cu 6. 52 ；S < 0. 017 ；P < 0. 019 ;余量為 Fe 和不可避免的雜質。實施例3所述的低溫嚴寒區域使用的鋁活塞耐磨鑲環的制備方法如下(I)熔煉用常規方法電爐熔煉，使金屬液達到上述標準要求；(2)澆注采用離心鑄造方法制造毛坯；(3)粗加工進行粗加工；(4)冷處理將粗加工后的鋁活塞耐磨鑲環置于冷處理設備內，以O. 50C /min的速度降至-50°C，并在此溫度冷處理4小時，移出使其自然到室溫，在室溫下保持24小時后進行精加工。(5)精加工將步驟(4)冷處理后的鋁活塞耐磨鑲環進行精加工，達到圖紙要求。上述鋁活塞耐磨鑲環的化學成分重量百分組成如下C 2. 63 ；Si 2. 52 ；Mnl. 20 ；Ni 16. 82 ；Cr I. 51 ；Cu 7. 0 ；S < 0. 013 ；P < 0. 018 ;余量為 Fe 和不可避免的雜質。對比例I制備現有技術鋁活塞耐磨鑲環，除了沒有步驟(4)冷處理工藝，其余如實施例I。性能測試測量實施例I 3與對比例I制得的鋁活塞耐磨鑲環的環槽寬度后，進行如下冷處理實驗以O. 5°C /min的速度降至_40±2°C，并在此溫度冷處理4小時，移出使其自然到室溫。實驗分析通過模擬在嚴寒條件下的情況發現，實施例I 3經過冷處理的耐磨鑲環重新進行環槽測量，其寬度不再發生變化。而對比例I的耐磨鑲環環槽平均變窄O. 04_。
權利要求
1.一種低溫嚴寒區域使用的鋁活塞耐磨鑲環的制備方法，包括熔煉、澆注、粗加工和精加工，其特征在于 在粗加工和精加工之間增加冷處理工藝，冷處理工藝是將經過粗加工的鋁活塞耐磨鑲環置于冷處理設備內，以O. 5 I°C /min的速度降至_40°C _50°C，并在此溫度冷處理2 4小時，再使鋁活塞耐磨鑲環的溫度自然回升到室溫，在室溫下保持至少24小時后再進行精加工。
2.根據權利要求I所述的低溫嚴寒區域使用的鋁活塞耐磨鑲環的制備方法，其特征在于所述的鋁活塞耐磨鑲環的化學成分重量百分組成如下C彡2. 7 ；Si 2. 4 2. 8 ；MnO. 9 I. 5 ；Nil5. 5 17 ;Cr I. 4 2 ；Cu 6. 5 8 ;S < O. 02 ;P < O. 025 ;余量為 Fe 和不可避免的雜質。
全文摘要
本發明涉及一種內燃機使用的鋁活塞耐磨鑲環，可在低溫嚴寒區域使用，屬于工業技術領域。所述的低溫嚴寒區域使用的鋁活塞耐磨鑲環的制備方法，包括熔煉、澆注、粗加工和精加工，其特點在于在粗加工和精加工之間增加冷處理工藝，冷處理工藝是將經過粗加工的鋁活塞耐磨鑲環置于冷處理設備內，以0.5～1℃/min的速度降至-40℃～-50℃，并在此溫度冷處理2～4小時，再使鋁活塞耐磨鑲環的溫度自然回升到室溫，在室溫下保持至少24小時后再進行精加工。本發明通過對耐磨鑲圈進行冷處理，使之可以在低溫嚴寒條件下正常使用，減少了故障發生、增加了設備可靠性且提高了經濟效益。
文檔編號C22C37/08GK102829180SQ20111045279
公開日2012年12月19日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者蘇道勝, 劉國強 申請人:蘇道勝