[发明专利]蠕墨铸铁活塞环的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机零部件的制造方法，具体的说是一种铸铁活塞环的制造方法。

背景技术

内燃机是一种用途广泛的动力机械设备，它是通过燃料在机器内部燃烧，将其释放出的热能直接转换为动能的热力发动机。活塞环是内燃机发动机中关键的零部件之一。随着发动机向小体积、轻量化、高转速、大功率、低排放、低油耗、低成本、耐磨、环保的方向发展，活塞环的设计要求也日益趋向于向轻量化、高强度、高弹性、低摩擦、低成本、耐磨、环保等方向发展。

活塞环在柴油发动机中起着密封燃烧室和曲轴箱、传递活塞热量、控制油耗的作用，活塞环在工作过程中，既要承受高温、高压，又要承受剧烈的磨损和较大的冲击负荷作用，尤其是第一、第二道环，需要承受很大的冲击载荷，工作条件相当恶劣，因此活塞环必须要有良好的耐磨性、较高的强度及足够的韧性。但是由于活塞环随着发动机的发展高度开始变薄，特别是第一、第二道环的高度由原来的3mm变为1～1.5mm，这使传统灰铸铁材料制造的活塞环在高度变薄以后加工变得困难，而且使用过程中容易折断甚至碎裂。目前行业内的活塞环材料除使用灰铸铁生产外，也有采用球墨铸铁材料生产的，由于球墨铸铁的耐磨性差，为了提高球墨铸铁活塞环的机械性能，球墨铸铁材料生产的活塞环机加工完成后一般还需要进行镀铬处理，而镀铬工艺的工序复杂，并且废品率高，这样就增加了球墨铸铁活塞环的生产成本。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种蠕墨铸铁活塞环的制造方法，实现活塞环的薄片化，生产工序相对简单，生产的活塞环具有高弹性、高强度、高韧性和高耐磨性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种蠕墨铸铁活塞环的制造方法，所述蠕墨铸铁活塞环材质中的化学组分及重量百分含量为

C：3.4%～4.0%，Si：2.4%～3.2%，Mn≤0.3%，Cr：0.2%～0.4%，Mo：0.2%～0.6%，Cu：0.5%～1.0%，Ti：0.05%～0.15%，P≤0.1%，S≤0.05%，Mg：0.009%～0.02%，其余为Fe和不可避免杂质；

本发明的进一步改进在于：蠕墨铸铁活塞环的制造方法包括以下步骤：

A、叠箱制作砂型；

B、将制作蠕墨铸铁活塞环的原材料按重量百分含量配比放入电炉内熔炼，匀速升温至过热温度进行过热处理，然后静置使电炉内的熔液温度自然冷却到1560℃～1600℃的出炉温度；

在浇包包底凹坑中预埋占浇包容积0.3%～0.8%的稀土镁蠕化剂，将电炉内达到出炉温度的熔液分两次倒入浇包，第一次倒入占浇包2/3容积的熔液，之后静置1min～2min，第二次倒入占浇包1/3容积的熔液；其中在第二次倒入熔液的过程中用硅锶孕育剂进行两次随流孕育处理，两次随流孕育处理的孕育剂的加入总量为浇包容积的0.4%～0.8%，待浇包内的浇注液的温度降至1380℃～1440℃的浇注温度后，浇注砂型制得毛坯；

C、毛坯冷却到室温后，落砂分离开砂型和毛坯，对毛坯进行抛丸处理；

D、粗车毛坯后进行调质处理，然后机械加工至设计尺寸，并进行表面氮化处理，检验合格后包装入库。

本发明的进一步改进在于：步骤A中采用专用模板制作砂型，所述专用模板包括底板、以及设置在底板上的浇注系统；所述浇注系统包括与底板平面垂直相交的直浇道，与直浇道相交并设置在底板中部的横浇道，底板上沿横浇道的两侧对称设置四个活塞环模型，所述活塞环模型通过内浇道与横浇道相连通。

本发明的进一步改进在于：所述直浇道垂直相交设置在横浇道的中心。

本发明的进一步改进在于：步骤B中，进行过热处理的温度为1580℃～1620℃。

本发明的进一步改进在于：步骤B中在进行两次随流孕育处理时，第一次孕育处理时加入的孕育剂粒度为3mm～6mm，孕育剂的加入量为浇包容积的0.2%～0.4%；第二次孕育处理时加入的孕育剂粒度为1mm～3mm，孕育剂的加入量为浇包容积的0.2%～0.4%。

本发明的进一步改进在于：步骤B中浇注液在浇注砂型制得毛坯时，浇注液在3min之内浇注完毕。

本发明的进一步改进在于：步骤D的调质处理包括先淬火、后回火两道工序，其中淬火温度为900℃～940℃，保温2h后油冷；回火温度为520℃～560℃，保温2h后出炉空冷至室温。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：