[发明专利]一种发动机气缸活塞用锌基合金材料及加工方法

说明书

技术领域

本发明属于精加工技术领域，涉及锌基合金，及其发动机气缸活塞。尤其是一种用Zn-Al-Cu-Mg-Si锌基合金为材料的发动机气缸活塞加工方法。

背景技术

通常如齿轮、轴承、活塞、连杆等表面通常是采用车，铣、、磨、滚、插、抛光等方法加工制造的。为了提高零件的承载能力和使用寿命住往对这些零件表面的尺寸精度，表面光洁度提出很高的要求，这些宏观上的要求因为没有改善零件表面的润滑条件，从而使得零件不是早期磨损就是破裂，不能满足现代技术中对机械零件高承载和长寿命的要求；电解加工也称作电化学加工，是基于金属电化学阳极溶解的一种非接触式成型方法，效率高、表面质量好、阴极不消耗，特别适合加工强度硬度高、韧性大、形状复杂的零件，在现代制造业特别是国防工业中占有重要地位，但是在以往的电解加工中阴阳电极之间没有隔膜，使电解残渣沿着电解液的流动路线沉淀在阳极表面，使得产品容易产生缺陷，当电极被残渣逐渐覆盖会使电流急剧下降，降低电解抛光速度，因此必须清楚残渣，所以必须停止电解，影响工作，而且残渣影响溶液浓度，必须不断加入溶液，同时阳电极的副产品沉积在阴电极上，在阴电极上形成一个电镀层，影响电解加工寿命。目前复杂型面电解加工的尺寸精度和形状精度只能达到0.15-0.35mm，复杂型面电解加工后由于流纹存在，表面粗糙度很差，解决电解加工精度和进一步改善表面粗糙度的问题是推动该项技术进一步发展的关键。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明为了解决上述问题，设计了是一种用Zn-Al-Cu-Mg-Si锌基合金为材料的发动机气缸活塞加工方法。

本发明设计了是一种发动机气缸活塞加工方法，所用材料Zn-Al-Cu-Mg-Si锌基合金，其百分含量为：Al9.5%-10.4%，Cu7.2%-8.7%,Mg0.05%-0.09%，Si0.05%-0.07%，Fe<0.02,Pb<0.003,Cr<0.0025,其余为锌，优选：Al9.8%-10.1%，Cu7.8%-8.1%,Mg0.06%-0.08%，Si0.055%-0.06%，Fe<0.02,Pb<0.003,Cr<0.0025,采用加工工艺的关键步骤如下：1、（1）采用粉末模锻复合锻造法锻造发动机气缸活塞，保护气体为氮气，锻造温度为820-880℃，压力为720-840kN，（2）进行退火处理，将气缸活塞放入高温频炉中加热到830-860℃，保温3.5-4.5h，使零件完全奥氏体化和均匀化，采用风冷，（3）对气缸活塞进行机加工工，车端面，车外圆，铣边缘。

发动机气缸活塞经过机加工后进行精加工，（1）对加工后的气缸活塞表面上用电子扫描等方法，使零件表面形成有按一定规律和图形排列组成的凸块斑点，凸块斑点的面积不少于该加工零件表面的45%-55%，（2）经电子扫描后的气缸活塞进行复合磁场电解精加工，电极进给速度0.5-0.9mm/min，加工电压为25-28V，电解液为质量浓度为12-14％的NaOH水溶液，电解液的温度为22-27℃，电解液的液压为4.8-8.5Mpa，电解液的电流为600-800A，阳极接气缸活塞，阴极是工具电极，两级之间间隙为0.1-0.8mm，随着工件表面金素材料的不断溶解，工件表面逐渐被加工成接近于工具电极的型面，直到将工具电极型面复印到气缸活塞上获得所需型面。将磁铁布置在阴阳级之间，使得电解加工流场得到改善，提高了电解加工的精度。

精加工后进行淬火和回火处理，将其加热到850-870℃后保温1-2h在油水中快速冷却，立即进行低温回火，回火温度为160-240℃。

本发明的优点在于机械零件表面的微精加工，属于机械加工中精加工，目的在于使机械零件传动表面形成有按一定规律和一定图形组成的凸块斑点以改善零件的润滑条件和性能，从而增加零件的承载能力和使用寿命。采用的磁场电解加工，在阳电极与阴电极之间安装了具有微孔以便在电极反应过程中有选择地使浴解在电解液中的特定离子从一个电极渗透向另一个电极的隔膜。从而防止了金属残渣到阴极形成电镀层，以及防止了溶液浓度的改变，避免了电镀的停工发生同时在阴阳级之间布置磁铁，使得电解加工的流场得到改善，有效提高了电解加工的精度。尤其是对强度硬度高、韧性大、形状复杂零件的高精度和难加工问题，实现了从一般加工到精密加工的突破，使加工精度大大提高。

具体实施方式

实施例一