大功率柴油机活塞镶圉缺陷的分析与改进.pdf

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1、孙国臣颜鲁滨齐鹏：大功率柴油机活塞镶圈缺陷的分析与改进4l大功率柴油机活塞镶圉缺陷的分析与改进High-powerDieselEnginePiston／circleofDefectsAnalysisandImprovement孙国臣颜鲁滨齐鹏(曲阜金皇活塞股份有限公司)(摘要]本文介绍了我公司生产大功率柴油机活塞时镶圈存在的主要问题，并论述了大功率柴油机活塞镶圈缺陷产生原因、分析和改进措施，通过对镶圈铸造工艺调整、镶圈表面处理、镶圈渗铝工艺调整等一系列措施，提高了镶圈结合率，并延伸到公司其它类似产品中。

2、[关键词]大功率柴油机粘结率耐磨镶圈渗铝液结合层Keywords：High-powerdieselengineBondrateWear-resisting／circlePermeabilityliquidalu—minulTlCombinedwithlayer我公司是具有40多年专业活塞制造经验的生铝层，厚度约为0．2—0．3mm，在浇铸过程中镶圈的渗产企业，国家火炬计划重点高新技术企业和国家汽铝层被工作合金熔融，通过过渡层与铝基体增加车零部件出口基地企业。主导产品为汽车、摩托车、粘结强度。我司在对大功

3、率柴油机活塞试制过程通用汽油机、柴油机用铝活塞，产品品种达1000余中，因镶圈粘结率不合格占铸造废品总量的50％(见种。拥有60条专业活塞生产线及其相配套的热加表1)。工、表面处理及检测设备。具备年产3000万只活塞表1的生产能力。随着大功率活塞的大量使用，国内大投入毛坯总数I铸造废品数量镶圈粘结率不合格数量功率活塞的制造工艺相对普遍较低，产品质量难以150只l40只24只l保证。大功率柴油机活塞的结构一般集油冷通道、抽取一只镶圈粘结率不合格活塞进行超声波耐磨镶圈等于一体，由于结构复杂，质量要求又高．检

4、测，其检测结果如图1：铸造成品率相对较低。主要表现在镶圈的粘结率较擞栅晰爨糍铺瓢髓瞬糍礅赫嘴0∞鳓踟7低，盐芯位置不稳定。铸造缺陷多等。因此，对该类堍xn嘞斑麟m魏蛳‰繇憋吼褪鹄’茸赫嫦

5、麟僦毪静r鹣就t螂冁々酶糍％活塞制造技术的研究迫在眉睫。我在承担公司大功躲瓣酥麟黼耥辩u髓静獬i罐械谳l黼撇☆瞧张率柴油机活塞开发项目中负责活塞铸造方面的工艚鳓擀一黼母作，其中主要负责活塞镶圈铸造质量，通过整个过程的改进，现将铸造生产中活塞镶圈出现的问题和采取的措施论述如下。1大功率柴油机活塞镶圈铸造存在的主要问题众所

6、周知，在生产镶圈活塞时，为增加镶圈与活塞本体的粘结强度，镶圈在浇铸之前，要进行渗铝处理，渗铝采用A1一Si-"元合金，镶圈经过渗铝反图1应，在其表面形成过渡层和渗铝层，过渡层是镶圈并将超声波检测后的活塞进行剖开．观察镶圈与铝的反应层．厚度约0．03—0．05mm．往外逐渐到渗表面，见图2。内燃机与配件2012年第8期使用了较长的时问，随着熔液表面氧化层的不断被打破及其与熔液的相互作用，使熔液中所含的氧化夹杂和气体不断增多熔液的粘滞性逐渐增大：而且因为此时合金量已经不多，熔液的温度容易发生波动，温度降低更

7、增加熔液的粘滞性，熔渣更易在表面集中。化学分析表明，坩埚中的铝合金残余熔液的铁蠢≯≮圜2图3含量比初始状态增高了0．3％，其他的杂质和气体的对剖开的镶圈进行金相检测，见图3含量，也会随着工作时间的延续而增加。“起皮”层正通过超声波检测、镶圈表面和金相检测，镶圈是在这样的条件下形成的(见图4)。上侧面未粘合率达到了37．7％，镶圈上表面出现了“黑斑”和“起皮”现象，并且在金相图片中可以看到，结合层金相组织不致密。2原因分析1、关于对“黑斑”现象的分析：颜色与周围明显不同的异色斑块。异色斑块只是存在于很小的

8、一薄层内，异色斑块及活塞基体与镶圈挂铝表面从中可以看到，异色斑块既不同于活塞，也与结合层(其中的图4“起皮”层的显微组织与正常结合组织的比较化合物层1和挂铝合金有明显差别。根据异色斑块存3改进措施在的位置要么紧挨着镶圈、要么在结合层与铝合金1、调整活塞毛坯中镶圈位置尺寸，见图5。基体之间的特点，推想其出现很可能与坩埚中浮在挂铝合金或活塞合金上面的杂质有关。为了验证上述推测，特地进行了模拟实验。在不扒渣的情况下将镶圈用挂钩吊着慢慢地浸人镶圈挂铝的坩埚中，停顿大约30s后，再慢慢地将镶圈提出合金液面，有意让

9、镶圈沾上合金液表面的铝渣，供冷却后进行分析。同时。也单独取些铝渣。一并予以分析。实验镶圈冷却后呈现如下现象：镶圈表面的铝合金带有不少黄褐幽5色斑块：在靠近挂钩与镶圈接触的位置处，镶圈的两通过加大镶圈对应的毛坯位置尺寸，使镶圈能个平面各有大约50mm长的区域为黄褐色铝合金薄够更好的被铝合金包容，在铸造过程中加大铝液的层所覆盖形成了气泡，揭开气泡的铝合金薄层，气泡下的镶圈显露出来，它已经氧化成黑色斑块。并且铝流速，能有效的避免二次氧化夹渣和气孔