活塞环材料课件.ppt

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1、2021/7/301船舶机械制造工艺学(Section9)2013-02刘正林第9章活塞环制造(pistonringmanufacturing)9.1.1活塞环材料1.材料合金铸铁。筒体环多为铜铬钼合金铸铁，单体环多为硼钒钛、钨钒钛、钨铬铂、铬钼等合金铸铁。如铜铬钼合金铸铁质量分数：Cu0.7％~1.0％，Cr0.3％~0.5％，Mo0.35％~0.5％重点：活塞环材料、加工技术要求、活塞环弹力和径向压力分布、成形方法难点：表面处理§9-1概述2.硬度中、小型柴油机为HBS190~230，大型低速柴油机为HBS180~220。合金铸铁活塞环为HBS220~260，硼

2、铸铁HBS200~280。同一根活塞环上的硬度差应不大于5个布氏硬度单位。2021/7/3023.金相组织基体组织应为细片状珠光体结构或索氏体状珠光体结构。二元磷共晶（αF+F3P）呈网状均匀分布，三元磷共晶的大块面积小于500μm2，不允许游离的渗碳体存在。9.1.2活塞环的主要技术要求1.尺寸精度、形状精度活塞环高度按h6制造，径向厚度t按h8制造。2.活塞环两端面位置精度对活塞环两端面的挠度要求为：缸径≤200mm者，不大于0.05mm；缸径＞200~600mm，不大于0.08mm；缸径＞600mm者，不大于0.10mm。2021/7/3033.表面粗糙度活塞

3、环表面粗糙度要求见图8-l所示，两端面为；外圆面为；内圆面及开口处为。9.1.3活塞环的弹力和径向压力分布1.弹力活塞环的开口量直接影响其弹力，因此可通过改变自由开口的大小调节弹力，但这受到材料弹性极限的限制。所以一般规定基本直径D与自由开口的一定比例：2021/7/304检验弹力的方法有两种：第一种是以力F直接作用到活塞环上。方向垂直于通过开口间隙的直径，使环闭合到工作开口间隙；第二种是用软钢带绕环一周，使其闭合到工作开口间隙，此法比前者为优。此时切线方向上作用力为Q，则Q与F有如下关系：F=2.64Q2.径向压力分布活塞环径向压力分布是指将其装入气缸内成为正圆形

4、后，活塞环实际弹力分布状态。用专门仪器在环的各个角度位置上测得的。图9-2活塞环径向压力分布1-理论径向压力分布；2-实际径向压力分布图中a)为桃形环，也称高点环（正椭圆形），图中b)为苹果形环，也称低点环（负椭圆形），图中c)为等压环（正圆形）。2021/7/3052021/7/3069.1.4密封性造成活塞环与气缸套之间漏气的因素有：两者之间的径向间隙；活塞环与活塞环槽的端面间隙；活塞环的开口间隙；环不规则运动引起的漏气，如环的悬浮、抖振等。检验活塞环的气密性通常是将环装入量规或标准气缸套中进行漏光检验，要求每处漏光弧长不超过30°，同一根环漏光弧长总和不超过9

5、0°，但在开口处左右30°范围内不允许漏光。9.2活塞环的成形方法9.2.1铸造成形采用计算法确定活塞环自由状态下的外形，并在内、外圆表面加工中切下均匀的余量，这是铸造成形的理论依据。2021/7/307铸造成形的工艺特点是：用椭圆形的单体或筒形毛坯，机械加工时先将活塞环的两端面加工好，然后用靠模车外圆，再在规定的位置切开口。最后将其压缩至工作开口间隙，在车床上加工内、外圆至成品尺寸。椭圆形单体毛坯活塞环一般加工顺序是：粗磨两端平面→精磨两端平面→靠模车削外圆→靠模车削内圆（或同时靠模车圆、外圆）→切割开口→车削内圆→精车外圆→磨外圆→镀铬→研磨外圆→修整开口。20

6、21/7/3089.2.2热定形热定形是以等压环变形的特点为基础，用加热消除内应力的方法获得活塞环自由形状。工艺特点是用圆形筒状或单体毛坯，在各主要表面经机械加工和切开口以后进行热处理。用金属楔块插入环开口处使其胀开，楔块宽度为（为活塞环自由开口宽度，考虑到回缩量，楔块宽度比自由开口稍大）。活塞环装入夹具后放进盐浴槽或电炉中加热至600~650℃，保温30~60min，然后取出在空气中冷却。由于加热消除了内应力，结果环就变成自由开口的形状，而且与计算形状近似。热定形环质量不如铸造成形环，但其工艺较简单，应用很普遍。2021/7/309下面为圆筒状毛坯热定形活塞环成批

7、生产的工艺过程（材料为合金铸铁，活塞环外径尺寸D=300mm，环高t=6mm）各工序如下：1．粗车外圆（留余量1.0mm）；粗镗内圆（留余量0.5~0.8mm），安装如图9-5所示。切割成单环（环高余量为0.05~0.10mm）；2．粗磨两端平面，环高尺寸至6.1±0.04mm（工件安装如图9-6所示）；图9-5粗车内、外圆1-卡盘；2-工件图9-6粗磨端平面1-卡盘；2-卡爪；3-砂轮；4-工件2021/7/303.切开口，开口宽1.3±0.1mm；4.热定形。加热温度630~650℃，保温40min以上，空气冷却（装夹如图9-7所示）；5.半精磨两端平面至（