[发明专利]铝活塞用铸铁镶圈及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种活塞用的镶圈，尤其是一种铝活塞用普通铸铁镶圈的结构、组份及其制造方法。

背景技术

随着国内外节能减排形势的日趋严峻，通过减少铝活塞的重量是减少发动机排放和降低燃油耗的途径之一。为了增加铝活塞的强度，提高活塞的寿命，在活塞的头部一般需要增加一高强度的镶圈。目前，行业中大多采用高镍奥氏体镶圈，这种镶圈20～200℃的线膨胀系数≥18×10^-6 ，跟铝合金接近，因此高镍奥氏体镶圈是与铝活塞结合较好的镶圈。但是因为这种镶圈必须加入大量的镍，所以这种镶圈的原材料成本和制造成本很高，目前材料成本价约为18.3万/吨；并且制造这种镶圈大部分需采用离心铸造，铸件的残余应力比较大，同时高镍奥氏体镶圈的机加工性能极差，这些缺点为活塞行业降低成本和提升发动机性能形成了一道障碍。如果采用普通合金铸铁铸造镶圈，普通合金铸铁镶圈的成本较低，约为 7000元/吨，并且可采用砂型铸造、全自动造型机叠箱造型，比离心铸造节约了材料。但是，众所周知，合金铸铁的线膨胀系数为12×10^-6 左右，比铝合金的线膨胀系数19～21×10^-6低 ，且由于镶圈是圆环型结构，影响了镶圈和铝活塞本体的结合力，使镶圈不能牢固的镶嵌在铝活塞本体上，经过一段时间使用后，有可能造成镶圈的变形甚至从铝活塞本体上脱落。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够与铝活塞牢固结合、工作性能好、且可降低制造成本的铝活塞用铸铁镶圈及其制造方法。

为解决上述技术问题，本发明产品所采取的技术方案是：一种铝活塞用铸铁镶圈，包括圆环型本体以及位于圆环型本体外圆上的与圆环型本体一体成型的凸起的支撑台，所述圆环型本体的内圆上开设有均匀分布的内齿；所述内齿的端面形状为尖角处圆滑过度的三角形、等腰梯形、矩形或燕尾形的其中一种。

所述的铝活塞用铸铁镶圈的材质含有下述重量百分含量的组份：C 3.4～4.0%，Si 1.8～2.7%，Mn 0.5～1.0%，P 0.25～0.50%，S 0.015～0.025,Cr 0.2～0.5%，Cu 0.2～0.5% ,Ti 0.1～0.25%，余量为Fe。

上述铝活塞用铸铁镶圈的制造方法，包括下述过程：

（1）将所述各组份放入变频电炉中进行熔炼，匀速升温；到温后经过两次孕育处理，总孕育量为0.2～0.4%；然后继续升温至过热，出炉温度1500℃，浇注温度为1380～1420℃；

（2）在自动造型机上用砂型铸造，采用叠箱造型；

（3）对镶圈毛坯抛丸处理，清除表面粘砂，并进行去应力处理；

（4）对镶圈机加工，磨平两端面，并去除尖角毛刺；

（5）再次对镶圈进行抛丸处理，然后进行物理防锈保护处理。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

（1）本发明镶圈结构独特,镶圈内壁设置有凹凸的齿形，在生产铝活塞时铝活塞的外表面也会形成凹凸的齿形，镶圈的内齿和铝活塞的铝基体能够形成非常强的结合力, 减少了铝活塞在高温时的变形，并防止了使用过程中的脱圈现象。

（2）本发明镶圈的材质采用优选的合金配比，不含贵重的镍，且加入耐磨的合金元素，可满足铝活塞的各项功能和性能。采用本发明铸铁成分的配比，镶圈的线膨胀系数为16～18×10-6，与铝合金的线膨胀系数接近。由于采用了特殊合金铸铁镶圈，使得铝活塞在机加工过程中的切削性能极大改善，降低了加工刀具的消耗，可节省刀具费用约6元。本发明镶圈与高镍奥氏体镶圈相比，可降低生产材料成本约8元/片，若全年生产铝活塞毛坯200 万只，可降低采购费用1600 万元，大大降低了生产成本。

（3）本发明的制造方法为全自动造型机砂型铸造，铸造及机加工应力远远小于离心铸造，可改善活塞的高温体积稳定性，能达到很高的抗拉、抗弯强度和耐磨性能。

本发明镶圈不仅能满足活塞在常温和高温下的工作性能，还降低了铝活塞的制造成本，同时降低了活塞的重量，进而降低了燃油耗。

附图说明

图1是本发明实施例1结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明实施例2的结构示意图；

图4是本发明实施例3的结构示意图；

图5是本发明实施例4的结构示意图；

其中，1、支撑台；2、圆环型本体；3、内齿。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1