[发明专利]蒸汽机车用汽缸涨圈的制造方法

说明书

本发明涉及制造蒸汽机车用汽缸涨圈的方法，属于用粉末冶金法制造特殊形状制品的领域。

我国蒸汽机车使用的汽缸涨圈是采用传统工艺生产的铸铁或铸铁合金汽缸涨圈，需先用铸铁浇铸成筒料，然后在车床上进行加工成形断面的园环，再平均锯割成六段而成。这种工艺方法的缺点是：制造工序多、占用设备和劳动力多、成本率也低。另外，使用铸铁汽缸涨圈也不耐磨，换修率高，段修工作量大。

目前国外已经停止使用蒸汽机车，虽然现在国内外也有人采用粉末冶金材料制造活塞环，参见《粉末冶金复合减摩材料》（北京粉末冶金研究所85年8月出版）第7章第八节“活塞环材料”，但由于活塞环与汽缸涨圈的几何形状、耐磨性能均有不同，因而此种工艺方法与配方都不能满足蒸汽机车用汽缸涨圈的工艺要求。

本发明的目的是克服现有技术的缺点，采用新的制造工艺，实现专业化生产，提高汽缸涨圈的使用寿命，延长维修周期。

本发明的实现方案是采用粉末冶金工艺，经对多种粉末配方进行试验筛选，确定添加固体润滑剂MOS₂，用特殊的压制，烧结和浸油方法，制造成摩擦系数低的蒸汽机车粉末冶金涨圈，具体方案是：

1、根据汽缸涨圈和汽缸套这一对摩擦付的工作特点和技术要求，按照粉末冶金减摩材料原理，研究制定几种配方方案，压制出试验样块，进行摩擦、摩损试验，从中选优。选定的配方为：

FeCMOS₂硬脂酸锌机油

余量0.5～2.0%1.0～5.0%0.5～2.0%0.5%

2、采用容装法装料（即定量的料均匀装在模腔内）。由于汽缸涨圈几何形状复杂，采用通常的模具结构和压制方法，是得不到密度均匀的成型制品件的。为解决这一难题本发明设计出组合式模具。其特点是阴模为分开式，冲模为大、小两块组合式。大小块冲模的高度差，是汽缸涨圈图纸上要求的高低面之差。压制时选用带有侧压的压力机，先合紧阴模，再将大小两块冲模同时放进阴模内。首先加压于大块冲模，此时，小块冲模除自身重量的，不受任何外力，因此，阴模内粉末要向没受外力的小块冲模一侧流动。当大、小两块冲模同时受压时，表压达到210kgf/cm²压力时，此时压机总压力为380吨，再保压3～5s，即可卸压脱模，而获得密度均匀的成型制品件。

3、压坯件的烧结，烧结温度为1050℃～1200℃左右，坯料置于舟盘上，保温时间为1～1.5小时，用氨分解作为烧结保护气氛。烧结件的布氏硬度值为80～110之间。

4、浸油，用真空浸油泵加温浸油，油用汽缸油，油温为150℃～300℃。制品件的含油率为12～18%。

本发明与现有技术相比的优点是：

1、以粉末冶金汽缸涨圈代替现用的铸铁汽缸涨圈，全年可为国家节省铸铁近4000t。

2、提高材料利用率，原料粉末的利用率可达95%以上。

3、提高汽缸涨圈的使用寿命，一套粉末冶金汽缸涨圈能走行10万公里以上，比铸铁汽缸涨圈的寿命提高1～2倍，使蒸汽机车在一个架修期内不更换汽缸涨圈，减少了换修率和段修工作量。同时，对汽缸套的磨耗不大于铸铁涨圈对汽缸套的磨耗。

4、在蒸汽机车汽室汽密达到铁道部定标准140s的前提下，使用粉末冶金汽缸涨圈，汽缸汽密达到部定标准70s。

现结合附图详细描述本发明一个实施例

图1：粉末冶金汽缸涨圈生产工艺流程图

图2：粉末冶金汽缸涨圈压制装配图

图3、4：粉末冶金汽缸涨圈压制程序示意图

图5：A型粉末冶金汽缸涨圈产品图

图中：

1、阴模a、铁粉检验g、复压整形

2、阴模b、原料配比h、铣头

3、冲模（大）c、混料i、检选

4、冲模（小）d、初压成形A、工作面宽度

5、下压模e、烧结H、总高

6、产品涨圈f、真空浸油h、小边高度

7、模具外胎S、小边凸台

8、压机平台α、夹角

A型粉末冶金汽缸涨圈工艺流程如下（见图1、）1、铁粉检验（a）→2、原料配比（b）→3、混料（c）→4、初压成型（d）→5、烧结（e）→6、真空浸油（f）→7、复压整形（g）→8、铣头（h）→9、检选（i），现将主要工序详细描述如下：