• 产品性能分析:减少活塞环的挠曲
  • 发布时间:2018-07-23 17:00 | 作者:采集侠 | 来源:网络整理 | 浏览:
  • (仪征双环活塞有限公司  钱正进)   挠曲度又是活塞环的一项重要性能指标,它影响活塞环的密封性能和耐磨性能等,当活塞环的挠曲不合格时,轻则造成窜气、窜油,引起发动机的功率下降,重则造成拉缸、咬死,而使发动机不能工作。而球墨铸铁材料活塞环的挠曲问题比其它一般合金铸铁活塞环显得更为突出。经过多年的研究,技术的不断改进和积累,在解决活塞环挠曲方面有了一定的经验。下面就如何解决球墨铸铁活塞环的挠曲问题,按照球墨铸铁环的基本加工路线介绍一下我公司的做法。    1 铸造   由于球铁环的弹性模量大、硬度高,切削加工中的切削力比合金铸铁大,切削时产生的切削应力就大,造成球铁环在加工过程中易产生挠曲,因此在球铁环毛坯铸造时就必须提高铸造毛坯的质量,减少端面和内外圆的加工余量。我公司在1995年之前,球铁环基本采用正圆毛坯,椭圆仿形,正圆加工内圆,切削余量大,内外圆余量不均匀,加工后环的内部产生很大的应力,造成挠曲较大。为了解决这一问题,公司对铸造的球铁环的环模和浇道进行了改进设计,根据球铁毛坯各极角在浇注过程中的收缩系数以及切削加工仿形时各极角的半径向量,重新设计了环模,毛坯采用椭圆铸造,同时采用俄罗斯造型机提高造型质量。目前我公司球铁环的外圆加工余量已由原来的1.2mm降为0.8mm,内圆加工余量由原来的1.0mm降为0.6mm。由于球墨铸铁环采用了椭圆毛坯和内、外圆、端面质量的提高以及加工余量的减少,从而保证了加工时余量的均匀性,减少了切削应力,为减少活塞环的挠曲打下了坚实的基础。    2 热处理   为稳定组织,消除铸造、磨削时的热应力,我公司球铁环在粗磨以后增加了一道退火工序。由于铸造时球铁环的组织一般存在偏析,有较大的不均匀性,公司在活塞环的中磨以后进行调质处理,以达到预期的金相组织,提高球铁环的综合机械性能。过去淬火时用钢丝捆扎后进行淬火,由于活塞环直径大,轴向高度和径向厚度小,造成淬火后活塞环挠曲变形严重。为此我们设计了专用夹具进行压紧淬火,有效减少了淬火时的挠曲变形。为保证球铁环的调质质量,目前球铁环淬火在中日合作的unicase滴注式气体渗碳氮化炉自动线对球铁环进行调质处理,淬火温度一般控制在940~960℃,回火温度控制在520~540℃。    3 机加工   活塞环在内外圆切削加工过程中对活塞环的挠曲影响较大,因此工艺技术部门必须考虑在各道工序加工过程中的切削设备、装夹方式和作业方法等。过去的球铁环粗加工一般采用外圆靠模仿形,内圆正圆加工,由于内圆在切口后压缩到正圆加工,加工时环体内产生较大的应力,内圆粗加工后挠曲变形较大,为解决这一问题我们目前球铁环的内外圆粗加工基本上都采用内外圆仿形设备进行同时切削加工。在粗车内外圆后,增加了一道至为关键的工序,即进行球铁环整挠处理。虽然从铸造到热处理采取了各种措施,但球铁环仍有一定的挠曲,为此必须进行整挠。我公司球铁环的整挠是用LDMC-75型离子氮化炉进行的,该设备优点是真空度高,环体表面不易被氧化。在整挠时,必须考虑整挠温度对基体组织和机械性能的影响,由于球铁环存在回火稳定性,因此一般的整挠温度要求低于回火温度。目前我公司球铁环的整挠温度控制在470~510℃范围内,保温时间一般是1.5~2.5h,整挠时采用了专用夹具。采用此工艺后效果明显,如我公司玉柴6105QC球铁环整挠前用挠曲板检测挠曲度在0.04~0.06mm之间,面整挠后挠曲度控制在0.04mm以下。    在后道工序精加工中,必须注意工艺方法和操作方法,避免人为因素而造成环的挠曲,如球铁环的倒内止口,我公司取消了原仪表车手倒,采用了微机车床倒内止口,避免仪表车床倒内止口时操作者用手从开口处将环取出而引起挠曲,修口采用自动修口机推板送料进行修口等等措施,在此就不赘述。    通过以上一系列工艺的改进、加工设备的改进等,我公司目前球铁环挠曲度基本控制在0.04mm以下。活塞环在生产过程中产生挠曲是不可避免的,但是我们可通过铸造毛坯质量的提高,减少切削余量以及工艺方法的改进等措施,可以将活塞环的挠曲度控制在最小范围内,满足用户的要求。(来源:)

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