專利名稱：一種粉末冶金活塞環(huán)及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及活塞環(huán)及其生產(chǎn)方法，更確切地說，本發(fā)明涉及一種粉末冶金活塞環(huán)及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
活塞環(huán)是內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)中非常重要的零件，它安裝在活塞上。活塞環(huán)按其作用的不同，可分為氣環(huán)和油環(huán)兩大類。氣環(huán)主要用以密封和導(dǎo)熱，安裝在活塞環(huán)帶區(qū)的上部；油環(huán)主要起刮油作用，安裝在氣環(huán)的下面。目前，活塞環(huán)材料一般采用珠光體為基體的灰鑄鐵或合金鑄鐵、球鐵，為提高活塞環(huán)的耐磨性和磨合性，環(huán)的外圓及兩端面可進(jìn)行鍍鉻、噴鉬、鍍錫、磷化等表面處理。在化學(xué)工業(yè)出版社1979年出版的《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》上冊第一分冊第二版第350頁中，介紹了一種可制作活塞環(huán)的粉末冶金材料燒結(jié)銅鉬鋼，即FG70Cu3Mo-40和FG70Cu3Mo-50，但末見其生產(chǎn)加工方法。在CN1088626A的說明書中，公開了一種鐵的硼化物硬質(zhì)合金，其組成為硬質(zhì)相鐵的硼化物100重量份、粘結(jié)相的鐵粉或鋼粉6-240重量份。該材料雖然硬度大、耐磨，但制作薄件和細(xì)件時(shí)，易斷、易碎。鑄鐵活塞環(huán)的生產(chǎn)雖有百余年的歷史，但是，由于活塞環(huán)的質(zhì)量要求高，加工難度大，傳統(tǒng)的生產(chǎn)加工方法的工序多達(dá)50余道，以致生產(chǎn)投資大，成本高，周期長，廢品率高，并污染環(huán)境。目前迫切需要開發(fā)能克服上述缺陷的活塞環(huán)及其生產(chǎn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種粉末冶金活塞環(huán)，該活塞環(huán)的機(jī)械性能和密封性能明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的活塞環(huán)，而且使用壽命可延長2倍以上。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供該粉末冶金活塞環(huán)的生產(chǎn)方法，該方法操作簡便，成本低，且無環(huán)境污染。
本發(fā)明提供的一種粉末冶金活塞環(huán)，采用金屬環(huán)開切口的結(jié)構(gòu)，所述的切口為直切口、斜切口、搭接口之一種，所述金屬環(huán)為矩形環(huán)、錐面環(huán)、扭曲環(huán)、桶面環(huán)、梯形環(huán)、組合環(huán)、開槽環(huán)之一種，其特征在于該活塞環(huán)的粉末冶金原料的成分及配比為30-94wt％的硬質(zhì)相含鐵硼化物，0.01-1wt％的稀土元素，其余為鐵粉或鋼粉。
本發(fā)明的一種粉末冶金活塞環(huán)，其中所述硬質(zhì)相含鐵硼化物的組成為11-25wt％的碳化硼，3-7wt％的氟硼酸鉀，其余為鐵粉。
本發(fā)明活塞環(huán)的粉末冶金原料成分中所用的稀土元素為混合稀土元素，牌號(hào)為RECe-40或RECe-45、RECe-48，標(biāo)準(zhǔn)為GB/T4153-1993，該產(chǎn)品市場有售。
本發(fā)明提供的一種粉末冶金活塞環(huán)的生產(chǎn)方法，該方法包括下列工序粉末配制，成型生坯，燒結(jié)毛坯，磨削兩端面，切開口，磨削內(nèi)、外圓，外圓珩磨，修開口；其特征在于在燒結(jié)毛坯工序中，燒結(jié)溫度為1100-1300℃，燒結(jié)時(shí)間為20-40分鐘。
由于本發(fā)明的活塞環(huán)的粉末冶金原料采用含鐵硼化物硬質(zhì)合金，并增加了0.01-1wt％的稀土元素，使該合金的機(jī)械性能明顯增強(qiáng)，克服了現(xiàn)有合金材料制作薄件和細(xì)件時(shí)易斷、易碎的弱點(diǎn)，經(jīng)生產(chǎn)試用和測試表明本發(fā)明的粉末冶金活塞環(huán)與同規(guī)格的鑄鐵活塞環(huán)相比，其耐磨性、密封性大大提高，使用壽命延長2倍以上。本發(fā)明的粉末冶金活塞環(huán)的生產(chǎn)方法與鑄鐵活塞環(huán)的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法相比，生產(chǎn)成本降低30％以上，操作簡便，生產(chǎn)周期大大縮短，由于減少了表面處理工序，無環(huán)境污染。
2004年初，本發(fā)明的一種粉末冶金活塞環(huán)安裝在JL465Q1汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上，送到國家重型汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行性能試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)，活塞環(huán)公稱直徑為φ65.5mm，第一道氣環(huán)為桶面環(huán)，第二道氣環(huán)為錐面環(huán)，第三道油環(huán)采用組合油環(huán)，其活塞環(huán)樣品的各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果均符合GB18297-2001《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)方法》、QC/525-1999《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)方法》的相應(yīng)規(guī)定，檢驗(yàn)合格。在300小時(shí)復(fù)試時(shí)，轉(zhuǎn)速在2000-5300r/min條件下，活塞漏氣量為14-16L/min；可靠性能檢驗(yàn)后，活塞環(huán)槽和環(huán)表面沉積物為A類，即輕微沉積物，靈活環(huán)，無危害性；粉末冶金活塞環(huán)在300小時(shí)可靠性試驗(yàn)后測試，比對(duì)比試驗(yàn)的日本理研環(huán)的磨損還小。


圖1為本發(fā)明粉末冶金活塞環(huán)生產(chǎn)方法的工藝流程示意圖；圖2為本發(fā)明粉末冶金活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2中，標(biāo)記1為活塞環(huán)的開口，2為活塞環(huán)的端面，3為活塞環(huán)的外圓，4為活塞環(huán)的內(nèi)圓。
具體實(shí)施例方式
下面的實(shí)施例僅為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明。
實(shí)施例1粉末配制將70wt％的硬質(zhì)相含鐵硼化物(其中，15wt％的碳化硼，4wt％的氟硼酸鉀，81wt％的鐵粉)，0.02wt％的RECe-40混合稀土元素，其余為鋼粉，進(jìn)行混合配料，經(jīng)常規(guī)的濕磨、過濾、干燥工序后，配制成所需的粉末，然后摻少量石蠟，待用；成型生坯用壓力機(jī)和模具，將上述配制好的粉末，壓制成型所需的生坯；燒結(jié)毛坯將生坯置于燒結(jié)爐中，在1100℃的溫度下燒結(jié)40分鐘，即得到所需的活塞環(huán)毛坯；磨削兩端面用對(duì)磨機(jī)將毛坯的兩端面，磨削成所需尺寸；切開口用線切割機(jī)切開口；磨削內(nèi)、外圓用內(nèi)圓磨床磨削內(nèi)圓以符合所需尺寸的要求，并用外圓磨床磨削外圓；外圓珩磨用珩磨機(jī)，將外圓珩磨成所需尺寸；修開口用磨床修開口，以符合所需尺寸的要求；
用該方法制成的粉末冶金活塞環(huán)可用于輕型汽車，如JL465Q1汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中。
實(shí)施例2生產(chǎn)工序與實(shí)施例1相同，所不同的是粉末配制工序中采用80wt％的硬質(zhì)相含鐵硼化物(其中，20wt％的碳化硼，5wt％的氟硼酸鉀，75wt％的鐵粉)，0.03wt％的RECe-48混合稀土元素，其余為鐵粉，另外，燒結(jié)毛坯工序中，燒結(jié)溫度為1300℃，燒結(jié)時(shí)間為20分鐘。
用該方法制成的粉末冶金活塞環(huán)可用于重型汽車的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中。
實(shí)施例3生產(chǎn)工序與實(shí)施例1相同，所不同的是粉末配制工序中采用30wt％的硬質(zhì)相含鐵硼化物(其中，25wt％的碳化硼，3wt％的氟硼酸鉀，72wt％的鐵粉)，1wt％的RECe-40混合稀土元素，其余為鐵粉，另外，燒結(jié)毛坯工序中，燒結(jié)溫度為1250℃，燒結(jié)時(shí)間為30分鐘。
用該方法制成的粉末冶金活塞環(huán)可用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中。
實(shí)施例4生產(chǎn)工序與實(shí)施例1相同，所不同的是粉末配制工序中采用50wt％的硬質(zhì)相含鐵硼化物(其中，15wt％的碳化硼，5wt％的氟硼酸鉀，80wt％的鐵粉)，0.04wt％的RECe-40混合稀土元素，其余為鐵粉，另外，燒結(jié)毛坯工序中，燒結(jié)溫度為1200℃，燒結(jié)時(shí)間為40分鐘。
用該方法制成的粉末冶金活塞環(huán)可用于壓縮機(jī)中。
權(quán)利要求
1.一種粉末冶金活塞環(huán)，采用金屬環(huán)開切口的結(jié)構(gòu)，所述切口為直切口、斜切口、搭接口之一種，所述金屬環(huán)為矩形環(huán)、錐面環(huán)、扭曲環(huán)、桶面環(huán)、梯形環(huán)、組合環(huán)、開槽環(huán)之一種，其特征在于該活塞環(huán)的粉末冶金原料的成分及配比為30-94wt％的硬質(zhì)相含鐵硼化物，0.01-1wt％的稀土元素，其余為鐵粉或鋼粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種粉末冶金活塞環(huán)，其特征在于所述硬質(zhì)相含鐵硼化物的組成為11-25wt％的碳化硼，3-7wt％的氟硼酸鉀，其余為鐵粉。
3.一種粉末冶金活塞環(huán)的生產(chǎn)方法，該方法包括下列工序粉末配制，成型生坯，燒結(jié)毛坯，磨削兩端面，切開口，磨削內(nèi)、外圓，外圓珩磨，修開口；其特征在于在燒結(jié)毛坯工序中，燒結(jié)溫度為1100-1300℃，燒結(jié)時(shí)間為20-40分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種粉末冶金活塞環(huán)及其生產(chǎn)方法，該活塞環(huán)的粉末冶金原料的成分及配比為30－94Wt％的硬質(zhì)相含鐵硼化物，0.01－1Wt％的稀土元素，其余為鐵粉或鋼粉；該粉末冶金活塞環(huán)的生產(chǎn)方法包括下列工序粉末配制，成型生坯，燒結(jié)毛坯，磨削兩端面，切開口，磨削內(nèi)、外圓，外圓珩磨，修開口；該方法操作簡便，生產(chǎn)成本可降低30％以上，且無環(huán)境污染，本發(fā)明的活塞環(huán)其耐磨性和密封性能大大提高，與現(xiàn)有活塞環(huán)相比，使用壽命可延長2倍以上。
文檔編號(hào)F16J9/26GK1570427SQ20041003770
公開日2005年1月26日 申請日期2004年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月8日
發(fā)明者吳立新, 張國壽 申請人:吳立新, 張國壽