一种面压恒定的三组合活塞油环及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种面压恒定的三组合活塞油环及其制备方法，包括刮片环基体，刮片环基体的外圆面由第一过渡圆弧段、大圆弧段、竖直平台段、第二过渡圆弧段依次圆滑连接，第一过渡圆弧段半径为R2，第二过渡圆弧段半径为R3，大圆弧段圆弧半径为R1，大圆弧段的水平宽度为t1，竖直平台段的高度为h1，竖直平台段中点位置至刮片环基体下底面的距离为h2，大圆弧段与所述第一过渡圆弧段连接处的位置至刮片环基体下底面的距离为h3，具有以下关系式：R1＝1.2H～1.4H，t1＝15～40μm，h1＝0.05～0.10mm，h2＝0.2H～0.3H，h3＝0.65H～0.75H，R2＝0.05～0.10mm，R3＝0.05～0.12mm。本发明专利技术通过特殊的结构及尺寸限定，控制活塞环面压恒定，从而使得油耗和磨损得以降低，且本发明专利技术的制备方法，减少了活塞环制备过程中的变形。

【技术实现步骤摘要】
一种面压恒定的三组合活塞油环及其制备方法
本专利技术涉及，具体是一种面压恒定的三组合活塞油环及其制备方法。
技术介绍
三组合油环具有优越的侧面密封性和可以实轻量化设计等特点被更广泛采用，尤其在高速发动机上已成为应用主流。三组合活塞环油环由上、下一对刮片环和中间衬环组成，通过中间衬环对刮片环提供向外的张力，使得刮片环外圆与气缸壁始终保持高度贴合。刮片环上行时，刮片环将缸套底部的机油布在气缸套内壁上，为环组的运动提供润滑；刮片环下行时，将汽缸内壁上多余的机油油膜刮下，控制机油消耗，是控制发动机机油耗的核心部件。目前常见的三组合油环的刮片环外圆面是采用对称桶面结构，这样上行布油面和下行刮油面具有同等面积，很难在整个行程中布膜厚均匀的油膜，对活塞环的润滑不利。之前在专利(公开号:CN207847787U)中公开了一种偏桶面结构的刮片环，在一定程度上解决了布油问题，但在磨合初期时，刮片环与汽缸接触位置为刮片的顶点，这样接触面非常小形成的接触面压非常大，这存在4点不利之处：(1)不利于初期磨合，发动机在初期磨合时，刮片环以及缸套表面都比较粗糙，刮油环的超大面压造成缸壁上刮油非常干净，存在环与缸套之间润滑不畅，造成环与缸套的快速磨损，甚至出现缸套拉伤现象；(2)磨损快，面压减少快，由于初期为刮片环外圆弧面顶点与缸套接触，接触面极小，面压极大，造成刮片环的顶点快速磨损，随着磨损量的增加，接触面逐渐变大造成接触面压不断减小，对刮片环的刮油不利；(3)方向无法识别，装配风险大。由于刮片环的外圆桶面度都是微米级，人眼无法设别上桶面和下桶面，另外刮片环环高低，现有的活塞环方向判别机也无法进行方向设别。一旦安装方向弄反，活塞环就把机油刮向燃烧室，发动机就出现烧机油，无法正常工作；(4)刮片环加工过程中极易变形，外圆桶面顶点位置的圆度、波纹度很难控制在较低水平，影响与缸壁间贴合密封。目前有量产实绩活塞环不对称桶面结构均采用外圆成型磨技术实现的，刮片环由于环高非常低(0.3～0.6mm),而且自身的弹力非常小，在成型磨过程中极容易造成挤压变形，使得刮片环的圆度变差，环在成型磨之前都有径向偏差，而且成型磨的设备跳动无法避免，多片环同时成型磨加工，由于环高的累积误差，会造成桶面形状偏差，桶面度波动较大，同时会造成桶面上震纹，这些都影响了刮片环的密封性和刮油效果。另外，成型磨是采用金刚滚轮不断的修模才能实现，工艺过程复杂，效率低、制造成本高，严重影响了刮片环的性价比。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种面压恒定的三组合活塞油环及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种面压恒定的三组合活塞油环，包括：工字型的衬环，设置在所述衬环上下表面的刮片环，所述刮片环包括刮片环基体，所述刮片环基体的外圆面由第一过渡圆弧段、大圆弧段、竖直平台段、第二过渡圆弧段依次圆滑连接构成，所述第一过渡圆弧段的圆弧半径为R2，所述第二过渡圆弧段的圆弧半径为R3，所述大圆弧段的圆弧半径为R1，所述大圆弧段的水平宽度为t1，所述竖直平台段的高度为h1，所述竖直平台段中点位置至所述刮片环基体下底面的距离为h2，所述大圆弧段与所述第一过渡圆弧段连接处的位置至所述刮片环基体下底面的距离为h3，所述第一过渡圆弧段与所述刮片环基体的上表面相连，所述第二过渡圆弧段与所述刮片环基体下底面相连，所述竖直平台段靠近所述刮片环基体下底面，所述竖直平台段上设置有珩磨亮带，具有以下关系式：R1＝1.2H～1.4HR2＝0.05～0.10mmR3＝0.05～0.12mmt1＝15～40μmh1＝0.05～0.15mmh2＝0.2H～0.3Hh3＝0.65H～0.75H其中H为刮片环基体的高，H＝0.30～0.60mm。作为本专利技术进一步的方案：还包括设置在所述竖直平台段与所述第二过渡圆弧段间的小圆弧段，所述小圆弧段与所述竖直平台段圆滑过渡连接，所述小圆弧段的圆弧半径为R5，R5＝0.1H～0.4H，所述小圆弧段的水平宽度为t2，t2＝1～5μm，所述小圆弧段与所述竖直平台段连接处的位置至所述刮片环基体下底面的距离为h4，h4＝0.15H～0.25H。作为本专利技术进一步的方案：所述刮片环基体的内圆面为圆弧状，内圆面你半径为R4，R4＝0.30～0.40mm。作为本专利技术进一步的方案：所述刮片环基体的上表面、下底面、外圆面以及内圆面表面上设置有氮化层、镀铬层、CrN层、DLC层、陶瓷复合镀层中的一种或组合。一种根据上述所述的面压恒定的三组合活塞油环的制备方法，包括以下步骤：S1：将原材料为17Cr马氏体不锈钢、13Cr马氏体不锈钢或碳素钢中的任一种圆钢丝进行退火处理，对退火后的圆钢丝表面进行剥皮和研磨，单根圆钢丝的单边剥皮量设定范围0.10～0.25mm，剥皮速度1.3～2.5m/秒；S2：将剥皮后的圆钢丝利用拉丝延伸机进行拉伸延伸，拉丝量0.2～0.5mm，拉丝速度为4.5～5.5m/秒，拉丝过程中采用由氢氧化钙、硬脂酸、工业皂、滑石粉、工业碱组成的润滑粉，对拉丝后的圆钢丝进行退火处理，重复本步骤数次，直到钢丝的直径达到1.0～2.0mm，完成原材料处理；S3：利用线材轧机把S2得到的圆钢丝轧成扁丝，再通过线材轧机把扁丝轧成矩形丝完成粗轧制，粗轧制的线速度1.2～2.5米/分钟；S4：对完成粗轧制的矩形丝进行退火处理，通过连续式轧机对退火处理后的矩形丝进行高精度轧制，轧制的线速度0.8～1.5米/分钟，高精度轧制完成得到钢带；S5：将S4步骤中完成高精度轧制的钢带进行退火处理，对退火后的钢带通过拉拔模具进行拉拔制得成型线材，拉拔速度为0.8～1.2米/分钟；S6：利用淬、回火炉对成型线材进行淬、回火处理，淬火温度1030～1060℃，回火温度630～660℃，成型线材走线速度1.5～2.5米/分钟，回火后进行盘线、收线；S7：对完成S6步骤中完成淬、回火处理的成型线材通过绕环机进行连续绕环形成圆筒状线材，绕制的线速度5～7米/分钟，圆筒状线材的外径比刮片环公称直径大0.1～0.2mm；S8：对绕环形成的圆筒线材依次进行脱脂处理、喷砂处理、碳氢清洗、装夹涂层处理，完成对成型线材的表面处理；S9：对完成涂层处理的圆筒线材进行切断并对开口进行去毛刺处理，然后利用研磨机对刮片圆筒外周进行研磨和抛光，粗糙度达到Rz1.6，Ra0.25；S10：对S9步骤完成研磨和抛光的圆筒线材安装内置橡胶套，为刮片环提供内撑张力后珩磨，珩磨压板角度采用0°10′±5′，珩磨剂采用煤油、机油、3μm的金刚砂的混合体，珩磨时间为20～35秒，在外圆顶面的平台上形成亮带，而且使得外圆磨顶点平台与外圆面大圆弧和小圆弧形成光滑过渡，得到刮片环；S11：对刮片环进行清洗、检测，将刮片环和工字型的衬环组装后制得本专利技术。作为本专利技术进一步的方案：所述S1、S2、S4、S5步骤中退火处理的温度为750～780本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面压恒定的三组合活塞油环，其特征在于，包括：工字型的衬环(8)，设置在所述衬环上下表面的刮片环(9)，所述刮片环包括刮片环基体(1)，所述刮片环基体的外圆面由第一过渡圆弧段(2)、大圆弧段(3)、竖直平台段(4)、第二过渡圆弧段(5)依次圆滑连接构成，所述第一过渡圆弧段(2)的圆弧半径为R2，所述第二过渡圆弧段(5)的圆弧半径为R3，所述大圆弧段(3)的圆弧半径为R1，所述大圆弧段的水平宽度为t1，所述竖直平台段(4)的高度为h1，所述竖直平台段(4)中点位置至所述刮片环基体(1)下底面的距离为h2，所述大圆弧段(3)与所述第一过渡圆弧段(2)连接处的位置至所述刮片环基体(1)下底面的距离为h3，所述第一过渡圆弧段(2)与所述刮片环基体(1)的上表面相连，所述第二过渡圆弧段(5)与所述刮片环基体(1)下底面相连，所述竖直平台段(4)靠近所述刮片环基体(1)下底面，所述竖直平台段(4)上设置有珩磨亮带，具有以下关系式：/nR1＝1.2H～1.4H/nR2＝0.05～0.10mm/nR3＝0.05～0.12mm/nt1＝15～40μm/nh1＝0.05～0.15mm/nh2＝0.2H～0.3H/nh3＝0.65H～0.75H/n其中H为刮片环基体的高，H＝0.30～0.60mm。/n...

【技术特征摘要】
1.一种面压恒定的三组合活塞油环，其特征在于，包括：工字型的衬环(8)，设置在所述衬环上下表面的刮片环(9)，所述刮片环包括刮片环基体(1)，所述刮片环基体的外圆面由第一过渡圆弧段(2)、大圆弧段(3)、竖直平台段(4)、第二过渡圆弧段(5)依次圆滑连接构成，所述第一过渡圆弧段(2)的圆弧半径为R2，所述第二过渡圆弧段(5)的圆弧半径为R3，所述大圆弧段(3)的圆弧半径为R1，所述大圆弧段的水平宽度为t1，所述竖直平台段(4)的高度为h1，所述竖直平台段(4)中点位置至所述刮片环基体(1)下底面的距离为h2，所述大圆弧段(3)与所述第一过渡圆弧段(2)连接处的位置至所述刮片环基体(1)下底面的距离为h3，所述第一过渡圆弧段(2)与所述刮片环基体(1)的上表面相连，所述第二过渡圆弧段(5)与所述刮片环基体(1)下底面相连，所述竖直平台段(4)靠近所述刮片环基体(1)下底面，所述竖直平台段(4)上设置有珩磨亮带，具有以下关系式：
R1＝1.2H～1.4H
R2＝0.05～0.10mm
R3＝0.05～0.12mm
t1＝15～40μm
h1＝0.05～0.15mm
h2＝0.2H～0.3H
h3＝0.65H～0.75H
其中H为刮片环基体的高，H＝0.30～0.60mm。


2.根据权利要求1所述的一种面压恒定的三组合活塞油环，其特征在于，还包括设置在所述竖直平台段(4)与所述第二过渡圆弧段(2)间的小圆弧段(7)，所述小圆弧段与所述竖直平台段(4)圆滑过渡连接，所述小圆弧段(7)的圆弧半径为R5，R5＝0.1H～0.4H，所述小圆弧段的水平宽度为t2，t2＝1～5μm，所述小圆弧段与所述竖直平台段(4)连接处的位置至所述刮片环基体(1)下底面的距离为h4，h4＝0.15H～0.25H。


3.根据权利要求1所述的一种面压恒定的三组合活塞油环，其特征在于，所述刮片环基体(1)的内圆面(6)为圆弧状，内圆面半径为R4，R4＝0.30～0.40mm。


4.根据权利要求1所述的一种面压恒定的三组合活塞油环，其特征在于，所述刮片环基体(1)的上表面、下底面、外圆面以及内圆面表面上设置有氮化层、镀铬层、CrN层、DLC层、陶瓷复合镀层中的一种或组合。


5.一种根据权利要求1-4所述的面压恒定的三组合活塞油环的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将原材料为17Cr马氏体不锈钢、13Cr马氏体不锈钢或碳素钢中的任一种圆钢丝进行退火处理，对退火后的圆钢丝表面进行剥皮和研磨，单根圆钢丝的单边剥皮量设定范围0.10～0.25mm，剥皮速度1.3～2.5m/秒；
S2：将剥皮后的圆钢丝利用拉丝延伸机进行拉伸延伸，拉丝量0.2～0.5mm，拉丝速度为4.5～5.5m/秒，拉丝过程中采用由氢氧化钙、硬脂酸、工业皂、滑石粉、工业碱组成的润滑粉，对拉丝后的圆钢丝进行退火处理，重复本步骤数次，直到钢丝的直径达到1.0～2.0mm，完成原材料处理；
S3：利用线材轧机把S2得到的圆钢丝轧成扁丝，再通过线材轧机把扁丝轧成矩形丝完成粗轧制，粗轧制的线速度1.2～2.5米/分钟；
S4：对完成粗轧制的矩形丝进行退火处理，通过连续式轧机对退...

【专利技术属性】
技术研发人员：王星，程伟胜，徐国旺，蒋立文，查振乾，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