專利名稱：一種活塞及其生產工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及活塞技術領域，特別涉及一種活塞及其生產工藝。
背景技術：
活塞是汽車發動機的“心臟”，承受交變的機械負荷和熱負荷，是發動機中工作條件最惡劣的關鍵零部件之一。活塞的功用是承受氣體壓力，并通過活塞銷傳給連桿驅使曲軸旋轉，活塞頂部還是燃燒室的組成部分。一般活塞都是圓柱形體，根據不同發動機的工作條件和要求，活塞本身的構造有各種各樣，一般將活塞分為頭部、裙部和活塞銷座三個部分。隨著發動機的輕量化發展，所以目前發動機的很多部件都采用鋁合金材質，發動機缸體采用高硅鋁合金缸套，此類缸套具有鑄造性好、耐磨性好、線膨脹系數小的特性，采用此類缸套，與采用鑄鐵缸套相比，減輕了發動機的重量并減少了汽車油耗。但鋁活塞和高硅鋁合金缸體在受高溫高壓的惡劣環境中發生粘連，產生拉缸現象。活塞、活塞環與氣缸壁摩擦副喪失密封性，從而導致氣缸壓縮壓力降低，動力性喪失；可燃混合氣下竄使曲軸箱壓力增大，嚴重時會引起曲軸箱爆炸；潤滑油上竄到氣缸內引起燒機油現象發生；排氣管冒煙嚴重；發動機噪聲異常；發動機不能正常工作甚至熄火。因此，如何降低拉缸現象的發生次數，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種活塞，以解決鋁合金的活塞和鋁合金的缸體在高溫高壓的惡劣環境中發生粘連，產生的拉缸現象。為了解決上述技術問題，本發明提供一種活塞，包括活塞本體，還包括覆蓋在活塞本體的裙部表面上的石墨層。優選的，上述活塞中，所述石墨層為含有鐵質粉或鐵基合金粉的石墨層。優選的，上述活塞中，所述石墨層的厚度范圍為0. 01 0. 02毫米。本發明還提供了一種活塞的制作工藝，包括如下步驟印刷石墨將石墨印刷在活塞本體的裙部表面。優選的上述制作工藝中，通過絲網印刷機將石墨印刷在活塞本體的裙部表面；所述石墨為含有鐵質粉或鐵基合金粉的石墨。優選的上述制作工藝中，所述石墨層的厚度范圍為0. 01 0. 02毫米；所述絲網印刷機的網板目數為90 110目。優選的上述制作工藝中，所述印刷石墨時的溫度為20 30°C，相對濕度為40% 50%。優選的上述制作工藝中，在印刷石墨之前還包括步驟表面處理，所述表面處理具體包括將活塞本體放入酸性溶液中酸洗，該酸性溶液的PH值為4. 5 5. 5 ；將酸洗后的活塞本體放入堿性溶液中中和，該堿性溶液的PH值為9. 0 10. 5。優選的上述制作工藝中，在所述表面處理前還包括步驟前處理對活塞本體進行除油和清洗。優選的上述制作工藝中，在所述表面處理后還包括步驟對活塞本體進行清洗并烘干。優選的上述制作工藝中，在所述印刷石墨步驟后還包括步驟電磁處理對活塞本體通電，進行電磁處理，通電時間為40 50秒。優選的上述制作工藝中，在步驟電磁處理后還包括步驟干燥處理對活塞本體進行烘干。本發明所提供的活塞，在現有活塞的基礎上，在其裙部設置石墨層，能夠起到高溫隔離層的作用，不會使缸體和活塞粘結，能夠提高發動機的可靠性，因為石墨粉本身較軟， 并具有潤滑性，所以當發動機在起動，或因為其他意外情況造成潤滑困難時，設置在活塞裙部表面上的石墨層，能在短時間內起到潤滑作用，使活塞安全地度過緊急狀態。另外，通過在石墨層中添加鐵質粉，鐵基自融合金粉具有優良的耐磨性和堅韌性，與石墨能夠很好的融合在一起，能使鋁合金活塞在運行過程中起減磨作用和對汽缸套起保護作用。
圖1為本發明實施例提供的活塞制作工藝的流程示意圖；圖2為本發明所提供的活塞清洗處理具體工藝的流程示意圖；圖3為本發明所提供的表面印刷處理具體工藝的流程示意圖。
具體實施例方式本發明核心是提供一種活塞的制作工藝，通過該工藝能夠顯著提高發動機的可靠性，降低拉缸現象的發生次數。為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步的詳細說明。請參考圖1-3，圖1為本發明實施例提供的活塞制作工藝的流程示意圖；圖2為本發明所提供的活塞清洗處理具體工藝的流程示意圖；圖3為本發明所提供的表面印刷處理具體工藝的流程示意圖。在一種具體實施方式
中，本發明所提供的活塞的制作工藝包括如下步驟步驟1 活塞清洗處理，對活塞做清洗等一系列的處理，為印刷石墨做好準備。步驟2 表面印刷處理，在活塞的裙部表面印刷石墨和印刷后的處理。如圖2所示，步驟1具體包括步驟101:除油；由于堿性水液出油效果較好，所以本發明實施例通過在中性水中添加堿性藥液得到除油溶液，并將除油溶液的PH值調節至9. 5-11。將活塞放置該除油溶液中進行除油處理。也可以在中性水中添加除油劑得到除油溶液，其中除油劑可以為上海產的粉末狀除油劑，也可以采用韓國產的P0CL2082液體狀的除油劑，關于液體狀的除油劑的調配比例為每升除油溶液含有50毫升液體狀除油劑。在清洗過4-5萬個活塞時需更換一次除油溶液，或除油過程中對除油溶液進行PH 值檢測，低于要求值時更換除油溶液。步驟102 清洗； 用中性水對除油后的活塞進行清洗，洗掉其表面的除油溶液。步驟103 酸洗；活塞表面在后續處理中有印刷、噴涂石墨等處理方式，因為活塞裙部越是光亮，石墨就越不好印刷，而且印刷完后的貼合力也差，為了便于后續印刷及提高附著力，所以本工序采用酸洗處理，即將活塞放在酸性溶液中進行酸洗，其中酸性溶液的PH值為4. 5-5. 5。通過酸洗能使得光亮的活塞表面形成粗擦面，使得活塞表面粗糙度低的情況下更加容易印刷，而且提高印刷后的附著力。步驟104:中和；未了避免酸洗后的活塞被酸腐蝕，將酸洗后的活塞放置在堿性溶液中對附著在活塞上的酸性溶液進行中和。其中，堿性溶液的PH值控制在9. 0 10. 5之間。步驟105 清洗；用中性水對中和處理后的活塞進行清洗，洗掉其表面的堿性溶液。步驟106 —次干燥；對清洗后的活塞進行干燥處理，可以通過先對活塞表面吹溫度為80_90°C的熱風， 然后吹40-50°C的冷風，熱風和冷風的時間控制在400秒左右。如圖3所示，步驟2具體包括步驟201: 二次干燥；對通過一次干燥后的活塞在進行表面印刷之前還要進行二次干燥處理。因為活塞表面存在凹凸不平的點，在凹凸處僅靠清洗線上的烘干工序時去除不凈殘留的水分的，所以需要增加二次干燥工序。完全除掉活塞表面的水分有助于提高石墨的附著力。二次干燥在干燥室內完成，干燥室的溫度控制在50°C左右，干燥時間1小時。其中溫度和時間不作為本發明的限制范圍，甚至在一次干燥中能夠將水分去除，也可以不必進行二次干燥處理。如果建立一個干燥室比較麻煩的話，也可以在一次干燥后直接放入120度的高溫里放置10分鐘。步驟202 溫度、濕度處理；在二次干燥后印刷石墨之前還需進行控制溫度濕度處理，因為二次干燥后的活塞表面溫度較高，溫度高時活塞印刷后石墨干燥快，但附著力差。通過反復實現得知，溫度控制在20 30°C之間，相對濕度在40% 50%之間時，印刷后石墨附著力最強，尤其是相對濕度在45%時。將二次干燥后的活塞運送至印刷室中，并保持30分鐘左右，印刷室內的溫度控制在20 30°C之間，相對濕度在40% 50%之間。步驟203:印刷石墨；用絲網印刷機裝上網板把把石墨印刷在活塞裙部表面，也可以通過其他裝置將石墨噴涂在活塞裙部表面，本發明不限于絲網印刷機一種方式。絲網印刷機上的網板可以根據要求的石墨厚度和活塞的型號規格對網板進行定制。對于較大型號的活塞可以選用網孔較大，較厚的網板，同理，對于較小型號的活塞可以選用網孔較小、較薄的網板。石墨的厚度應控制在0. 01 0. 02毫米之間，網板目數應控制在90-110目左右，優選為100目。其中，通過在石墨中添加鐵質粉或鐵基合金粉，鐵質粉和鐵基合金粉均具有優良的耐磨性和堅韌性，與石墨能夠很好的融合在一起，能使鋁合金活塞在運行過程中起減磨作用和對汽缸套起保護作用。步驟204 電磁處理；由于石墨層中的鐵元素分布雜亂無章，所以需要在印刷完石墨后的活塞進行電磁處理。對活塞通電，通過電磁的作用使鐵元素或鐵合金元素分布均勻。電磁處理時間一般在40-50秒即可。步驟205 三次干燥；干燥溫度為200-220°C，干燥時間為1小時，干燥時間是指由印刷后的溫度25°C升溫至210°C左右，維持210°C約10-12分鐘后冷卻到25°C的時間為1小時，但急于冷卻或急于加熱對附著力的影響不是太大，所以直接加熱180°C 15分鐘左右也是可以的。本發明還提供了三種檢驗方法，用于檢查石墨層的貼合力是否合格。(1)用與發動機相同的潤滑油(油壓2000Pa)，噴嘴距離工件(活塞)75mm，工件轉速1400轉每分鐘，對準石墨噴1分鐘，噴射后活塞裙部出現2mm的脫落點為不合格；Imm的脫落點5個以上也視為不合格。(2)活塞在100°C的熱水中煮10分鐘后，用高度尺側尖在石墨層表面劃線(橫豎各10條)，強力膠粘上，然后揭下強力膠，石墨層剝落少于25%為合格。(3)把活塞直接防砸熱水里煮220°C，兩小時后用冷水擊，然后用強力膠粘接活塞裙部表面來測定，看石墨是否存在脫落現象，不脫落為合格。石墨層的厚度可以通過檢驗室圓度儀進行測量。本發明提供了一種活塞，包括活塞本體及覆蓋在活塞本體的裙部表面上的石墨層。其中，石墨層優選為含有鐵質粉或鐵基合金粉的石墨層。石墨層的厚度范圍為0.01 0. 02毫米。綜上所述，本發明所提供的活塞，在現有活塞的基礎上，在其裙部設置石墨層，能夠起到高溫隔離層的作用，不會使缸體和活塞粘結，能夠提高發動機的可靠性，因為石墨粉本身較軟，并具有潤滑性，所以當發動機在起動，或因為其他意外情況造成潤滑困難時，設置在活塞裙部表面上的石墨層，能在短時間內起到潤滑作用，使活塞安全地度過緊急狀態。 另外，通過在石墨層中添加鐵質粉，鐵基自融合金粉具有優良的耐磨性和堅韌性，與石墨能夠很好的融合在一起，能使鋁合金活塞在運行過程中起減磨作用和對汽缸套起保護作用。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。
權利要求
1.一種活塞，包括活塞本體，其特征在于，還包括覆蓋在活塞本體的裙部表面上的石墨層。
2.如權利要求1所述的活塞，其特征在于，所述石墨層為含有鐵質粉或鐵基合金粉的石墨層。
3.如權利要求1或2所述的活塞，其特征在于，所述石墨層的厚度范圍為0.01 0. 02毫米。
4.一種活塞的制作工藝，其特征在于，包括如下步驟 印刷石墨將石墨印刷在活塞本體的裙部表面。
5.如權利要求4所述的制作工藝，其特征在于，通過絲網印刷機將石墨印刷在活塞本體的裙部表面；所述石墨為含有鐵質粉或鐵基合金粉的石墨。
6.如權利要求5所述的制作工藝，其特征在于，所述石墨層的厚度范圍為0.01 0. 02毫米；所述絲網印刷機的網板目數為90 110目。
7.如權利要求4-6任一項所述的制作工藝，其特征在于，所述印刷石墨時的溫度為 20 30°C，相對濕度為40% 50%。
8.如權利要求4所述的制作工藝，其特征在于，在印刷石墨之前還包括步驟 表面處理，所述表面處理具體包括將活塞本體放入酸性溶液中酸洗，該酸性溶液的PH值為4. 5 5. 5 ；將酸洗后的活塞本體放入堿性溶液中中和，該堿性溶液的PH值為9. 0 10. 5。
9.如權利要求8所述的制作工藝，其特征在于，在所述表面處理前還包括步驟 前處理對活塞本體進行除油和清洗。
10.如權利要求8或9所述的制作工藝，其特征在于，在所述表面處理后還包括步驟 對活塞本體進行清洗并烘干。
11.如權利要求5或6所述的制作工藝，其特征在于，在所述印刷石墨步驟后還包括步驟電磁處理對活塞本體通電，進行電磁處理，通電時間為40 50秒。
12.如權利要求11所述的制作工藝，其特征在于，在步驟電磁處理后還包括步驟 干燥處理對活塞本體進行烘干。
全文摘要
本發明公開了一種活塞，包括活塞本體及覆蓋在活塞本體的裙部表面上的石墨層。本發明還公開了一種活塞的制作工藝，包括步驟將石墨印刷在活塞本體的裙部表面。本發明所提供的活塞，在現有活塞的基礎上，在其裙部設置石墨層，能夠起到高溫隔離層的作用，不會使缸體和活塞粘結，能夠提高發動機的可靠性，因為石墨粉本身較軟，并具有潤滑性，所以當發動機在起動，或因為其他意外情況造成潤滑困難時，設置在活塞裙部表面上的石墨層，能在短時間內起到潤滑作用，使活塞安全地度過緊急狀態。
文檔編號F02F3/10GK102261291SQ20101018029
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月24日 優先權日2010年5月24日
發明者陳殿寬 申請人:陳殿寬