一种薄型化二道活塞气环结构及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种薄型化二道活塞气环结构及其加工方法，包括有钢质材料的活塞环本体，所述活塞环本体的环高为0.8‑2.5mm，所述活塞环本体的外圆周面为锥面，所述锥面与活塞环轴向方向的夹角为1°30′～3°30′，所述锥面的上端部与上端面之间设有倒角，所述倒角宽度方向小尺寸，深度方向大尺寸，倒角面与活塞环本体上端面之间的夹角为20‑30°，所述锥面的底端部设有一珩磨平台，所述珩磨平台的底端部与下端面之间设有鼻形切台，所述活塞环本体的内侧面底端部设有内倒角。本发明专利技术优化了活塞环结构，而且提高了活塞环的性能，对改善发动机的机油耗，提升活塞环的抗疲劳性能以及降低加工过程中的不良，有显著效果，实用性强，实现了活塞环的轻量化、薄形化的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种薄型化二道活塞气环结构及其加工方法
：本专利技术涉及活塞环
，主要涉及一种薄型化二道活塞气环结构及其加工方法。
技术介绍
：现有的内燃机活塞环组主要由三道活塞环组成，包括第一道活塞气环、第二道活塞气环和第三道油环。第一道活塞气环主要作用是气体密封，第三道油环主要作用是控制机油耗，第二道活塞气环的作用是辅助气体密封和辅助刮油。现有的第二道活塞气环普遍采用简单的锥面结构，为了降低加工难度，一般采用铸铁材质外圆成型磨实现，然而铸铁材料的抗弯强度、抗折性较低，安装和工作过程中容易出现断裂，无法实现薄型化设计，不利于发动机的轻量化设计，因此需要对其结构进行。由于现有结构中的活塞环片比较厚，因此在其外圆周的倒角的结构设计，其采用的是研磨成型，其工作效率低，而且研磨过程中，其角度难以控制，不容易加工，废品率大，而且加工过程中，人工劳动强度大，费时费力，工作效率低，不能满足批量加工生产的要求。
技术实现思路
：本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种薄型化二道活塞气环结构及其加工方法，目的在于解决了上述
技术介绍
提出的问题。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种薄型化二道活塞气环结构，包括有钢质材料的活塞环本体，所述活塞环本体的环高为0.8-2.5mm，所述活塞环本体的外圆周面为锥面，所述锥面与活塞环轴向方向的夹角为1°30′～3°30′，所述锥面的上端部与上端面之间设有倒角，所述倒角宽度方向小尺寸，深度方向大尺寸，倒角面与活塞环本体上端面之间的夹角为20-30°，所述锥面的底端部设有一珩磨平台，所述珩磨平台的底端部与下端面之间设有鼻形切台，所述活塞环本体的内侧面底端部设有内倒角。所述的钢质材料为硅铬钢、碳素钢、17铬高合金不锈钢、13铬高合金不锈钢中的一种。所述活塞环的表面进行镀铬、氮化、陶瓷镀层、CrN涂层、DLC涂层中的一种或组合，其镀层或涂层厚度3um-10um。所述的鼻形切台的宽度为0.3-0.5mm，鼻形切台的外台的高度为0.2-0.3mm，鼻形切台的鼻形角度为12°-18°。所述的内倒角的宽度为0.2～0.4mm，内倒角高度为0.2～0.4mm。所述薄型化二道活塞气环结构的加工方法，其具体加工步骤如下：步骤1：将根据钢带的厚度规格选用相应线材号的圆形钢丝，一般直径选用5-7mm,然后对钢丝原材料进行退火处理，之后钢丝经过多次拉伸使其变细，拉伸后的钢丝直径在2.5-3mm,然后在对其拉伸之后的钢丝进行辊压轧制成钢带，然后对钢带再次进行成型辊压轧制，所用成型轧辊根据活塞环本体外圆周面的锥面、倒角、鼻形切台以及内倒角进行设置，使其轧制后的钢带的上端面和底端面具有相应的规格，成型轧制后的钢带再进行淬回火处理形成二道气环的钢带，其钢带的厚度一般为0.8-2.5mm；步骤2：将步骤1得到的钢带放置到放卷机构上进行放卷，然后再经过送料辊的驱动下将其钢带送至绕环机上，经绕环机上的支撑轴、压轮以及弯曲轮的相互配合将其绕圆形成圆筒，卷绕过程中为了保证活塞环体截面为微梯形结构，绕制过程中，外圆端为拉升，高度变小，内圆端为压缩高度变大；卷后的圆筒通过接料机构直接进行接料，从而实现卷圆的连续进行，卷绕成一体的连续的依次连接的圆环体；步骤3：对步骤2中得到的圆筒进行脱磁、清洗，且在圆筒的开口一侧做一方向箭头划线标记，标记之后对其进行热处理，其热处理温度300-400°，时间为1-2小时，从而消除绕圆应力和预定型；步骤4：将热处理之后的圆筒套装在下料工装上，所述下料工装包括有横直的固定筒，所述固定筒的内径与卷绕后活塞环本体的内径套装配合，所述固定筒的上端面上开设有沿轴向设置的开口，所述开口位置与圆筒切口处的位置对应，所述然后通过活塞环切断设备，对圆筒进行切口，形成单片活塞环；步骤5：热处理筒为椭圆形，活塞环在自由状态下为椭圆形状，闭合状态下为正圆形，通过椭圆形状的热处理筒控制活塞环的椭圆度、自由开口、弹力，将活塞环套依次套装在热处理筒上进行热定型处理，套装时确保箭头划线标记；步骤6：依次对每个活塞环片进行修口去毛刺处理，保证锥面、倒角、鼻形切台以及内倒角处均没有毛刺，使内圆圆周面的倒角处均采用圆弧过渡；步骤7：表面处理，可以选择化学电镀3～10um的薄铬层、物理气相沉积镀膜3～5um的CrN、DLC涂层，对活塞环基材为高铬不锈钢的也可以选择氮化表面处理，以提高本专利活塞环的耐磨性和使用寿命；步骤8：外圆面珩磨、抛光，同时通过磨砂轮对锥面下方的竖直面进行珩磨，其磨料方向由外圆周面的上方至下方进行加工，加工时间约为20S，珩磨中珩磨剂供给时间约为10S；采用柔性抛光轮对活塞环外圆磨进行抛光，抛光后对活塞环外圆面珩磨，珩磨压板采用0角度的直压板，在外圆锥面下侧面形成珩磨平台；步骤9：再次对以整修的活塞环片进行精磨、脱磁、清洗、氧化处理、检查、激光打标、终检即可。所述的步骤1为了有利改善后续二道环的加工，降低二道环的制造成本，其钢带在成型轧辊轧制成型时，其保证钢带的上端面与下端面之间呈微梯形结构，此结构中外圆侧的高度尺寸比第二道气环的环高度尺寸大上0.04mm，内圆侧的高度尺寸比第二道气环的环高尺寸小0.03mm。基于步骤1中的轧制成上端面和下端面呈微梯形的结构，在步骤2的绕制过程中，外圆端为拉升，高度变小，内圆端为压缩高度变大，将抵消了拉升和压缩变化量，绕制后的环为上下端面平行，降低了环在在绕制时产生翘曲、碟形风险，而且减小了后续侧面磨削量。所述步骤4中的绕环机包括有机柜，所述机柜的前端面转动安装有一支撑轴，所述支撑上固定安装有用于支撑钢带的支撑轮，所述支撑轴的转动通过其后方的电机驱动，所述支撑轮的上方架设有一位置可升降的升降座，所述升降座上安装有纵向设置的电机二，电机二的活塞杆伸出端安装有压轮，所述支撑轮的前下方安装有一位置可调的移动座，所述移动座的前端部安装有纵向设置的电机三，电机三的活塞杆伸出端安装有弯曲轮，所述弯曲轮的下方安装有拉伸机构，所述拉伸机构包括有固定座，所述固定座的位置可调，所述固定座的前方安装有用于拉住卷绕后圆筒内径的拉头，所述支撑轴的出料端安装有接料机构。所述的接料机构包括有位于支撑轴下方水平设置的固定架，所述固定架的底端通过连接架固定安装在机柜的前方，所述固定架上分布有间隔设置的与支撑轴平行的接料杆，所述连接架在机柜上的位置可调。其原理是：本申请中采用高强度钢质材料使得活塞环的抗折强度提升，可实现薄型化，其第二道活塞气环环高可做到0.8～2.5mm范围内；通过锥面与倒角以及珩磨平台的配合，其宽度方向小尺寸，深度方向大尺寸，在有效减小漏气通道提高密封性的同时可避免镀层时侧面的镀层延伸。通过鼻形切台的结构形成了一个较大的储油空间，这样活塞环在下行刮油时，过多的润滑油来不及回流时候可在这个储油空间内临时储存，防止了润滑油的反蹿到汽缸壁上，对降低机油耗效果明显；而且由于外圆面设有鼻形切台，活塞环由自由状态闭合到工作状态，环的截面惯性矩发生变化，活塞环将会发生扭曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄型化二道活塞气环结构，其特征在于：包括有钢质材料的活塞环本体，所述活塞环本体的环高为0.8-2.5mm，所述活塞环本体的外圆周面为锥面，所述锥面与活塞环轴向方向的夹角为1°30′～3°30′，所述锥面的上端部与上端面之间设有倒角，所述倒角宽度方向小尺寸，深度方向大尺寸，倒角面与活塞环本体上端面之间的夹角为20-30°，所述锥面的底端部设有一珩磨平台，所述珩磨平台的底端部与下端面之间设有鼻形切台，所述活塞环本体的内侧面底端部设有内倒角。/n

【技术特征摘要】
1.一种薄型化二道活塞气环结构，其特征在于：包括有钢质材料的活塞环本体，所述活塞环本体的环高为0.8-2.5mm，所述活塞环本体的外圆周面为锥面，所述锥面与活塞环轴向方向的夹角为1°30′～3°30′，所述锥面的上端部与上端面之间设有倒角，所述倒角宽度方向小尺寸，深度方向大尺寸，倒角面与活塞环本体上端面之间的夹角为20-30°，所述锥面的底端部设有一珩磨平台，所述珩磨平台的底端部与下端面之间设有鼻形切台，所述活塞环本体的内侧面底端部设有内倒角。


2.根据权利要求1所述的薄型化二道活塞气环结构，其特征在于：所述的钢质材料为硅铬钢、碳素钢、17铬高合金不锈钢、13铬高合金不锈钢中的一种。


3.根据权利要求1所述的薄型化二道活塞气环结构，其特征在于：所述活塞环的表面进行镀铬、氮化、陶瓷镀层、CrN涂层、DLC涂层中的一种或组合，其镀层或涂层厚度3um-10um。


4.根据权利要求1所述的薄型化二道活塞气环结构，其特征在于：所述的鼻形切台的宽度为0.3-0.5mm，鼻形切台的外台的高度为0.2-0.3mm，鼻形切台的鼻形角度为12°-18°。


5.根据权利要求1所述的薄型化二道活塞气环结构，其特征在于：所述的内倒角的宽度为0.2～0.4mm，内倒角高度为0.2～0.4mm。


6.基于权利要求1所述薄型化二道活塞气环结构的加工方法，其具体加工步骤如下：
步骤1：将根据钢带的厚度规格选用相应线材号的圆形钢丝，一般直径选用5-7mm,然后对钢丝原材料进行退火处理，之后钢丝经过多次拉伸使其变细，拉伸后的钢丝直径在2.5-3mm,然后在对其拉伸之后的钢丝进行辊压轧制成钢带，然后对钢带再次进行成型辊压轧制，所用成型轧辊根据活塞环本体外圆周面的锥面、倒角、鼻形切台以及内倒角进行设置，使其轧制后的钢带的上端面和底端面具有相应的规格，成型轧制后的钢带再进行淬回火处理形成二道气环的钢带，其钢带的厚度一般为0.8-2.5mm；
步骤2：将步骤1得到的钢带放置到放卷机构上进行放卷，然后再经过送料辊的驱动下将其钢带送至绕环机上，经绕环机上的支撑轴、压轮以及弯曲轮的相互配合将其绕圆形成圆筒，卷绕过程中为了保证活塞环体截面为微梯形结构，绕制过程中，外圆端为拉升，高度变小，内圆端为压缩高度变大；卷后的圆筒通过接料机构直接进行接料，从而实现卷圆的连续进行，卷绕成一体的连续的依次连接的圆环体；
步骤3：对步骤2中得到的圆筒进行脱磁、清洗，且在圆筒的开口一侧做一方向箭头划线标记，标记之后对其进行热处理，其热处理温度300-400°，时间为1-2小时，从而消除绕圆应力和预定型；
步骤4：将热处理之后的圆筒套装在下料工装上，所述下料工装包括有横直的固定筒，所述固定筒的内径与卷绕后活塞环本体的内径套装配合，所述固定筒的上端面上开设有沿轴向设置的开口，所述开口位置与圆筒切口处的位置对应，所述然后通过活塞环切断设备，对圆筒进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：王星，程伟胜，殷小飞，金鹏，
申请(专利权)人：安庆帝伯格茨活塞环有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34