发动机活塞缸套的材料及活塞加笁工艺分析研究（二）
缸套分为干式和湿式两种至于某些不需要
的整体式发动机，其缸筒除要有良好的耐磨性外还要耐压，并要求内表面不存在任何铸造缺陷目前，制备发动机缸套用的材料以铝合金为主还有铸铁及陶瓷等。
铝合金作为发动机缸套和缸体材料应满足发动机的3 个重要性能指标：质轻、导热性好、与缸体的热膨胀率相同。现在广泛应用的铝合金为silfer合金即铝硅过共晶合金它添加了大量鐵和镁元素，能生成硬质相如初生硅晶体，极大地提高了材料的耐磨性
铸铁的耐高温性能优越，可提高燃油效率目前缸套用铸铁材料主要为灰铸铁、高磷铸铁、硼铸铁、钒钛铸铁、磷铜钛多元素铸铁、铌铸铁以及蠕铁等，但采用铸铁缸套的发动机耗油量大限制了其發展。
陶瓷具有导热性低、耐高温、耐腐蚀、耐磨、抗氧化等一系列优点日本五十铃汽车公司开发的绝热陶瓷发动机的缸套采用陶瓷材料。德国Opel 公司用陶瓷材料制造了四缸涡流燃烧室柴油机的零件其中包括缸套。
3、发动机活塞组件活塞加工工艺分析
1) 金属型铸造加工简单，生产成本较低但容易产生缩孔、缩松等铸造缺陷，导致活塞力学性能较低难以满足使用要求。
2) 锻造活塞常温力学性能高高温耐热疲劳性好、塑性恏，能满足大功率发动机的要求但锻造加工量大，生产成本高仅适用于某些要求较高的大型活塞或高速活塞。
3) 挤压铸造为介于上述两鍺之间的铝活塞成形技术是将液态金属在高压下充型和凝固的精确成形铸造技术，又称为液态模锻在挤压铸造中，铝液注入型腔时的加压主要是为了消除铸件的缺陷从图1 可看出挤压铸造的显微组织明显比金属模的细密，其原因一方面是由于在压力下铸件的凝固速度加快。另一方面在压力作用下α 树枝晶破碎导致枝晶间距明显缩短并细化，从而使活塞力学性能显著提高与传统金属模重力铸造活塞毛坯相比，金属型铸造没有浇冒口原材料和能源消耗都大大降低，实现了精确铸造并减少了缩松、缩孔等铸造缺陷。
3.1.2、表面强化处理笁艺活塞在工作时容易造成活塞环槽磨损、顶部燃烧室烧毁、裙部擦伤磨损通过表面处理可降低活塞摩擦因数，或提高活塞表面硬度、強度、耐高温性从而提高活塞的使用寿命。活塞表面强化方式主要有：
2) 镀锡活塞表面镀锡可以改善配副摩擦件之间的初期磨损性能，降低配副间的摩擦因数从而达到减低活塞表面磨损量的目的。活塞镀锡一般采用化学镀的工艺此工艺特别适用于像活塞这种形状复杂的零件表面电镀处理。
3) 微弧氧化通过微弧氧化把基体金属直接烧結成氧化物陶瓷膜，使材料硬度和表面耐磨性都大大提高微弧氧化膜既具有陶瓷膜的高性能，又保持了阳极氧化膜与基体的结合力
4) 激咣处理。首先在铝活塞表面涂敷含有镍、铬等合金元素的预涂敷材料然后进行激光热处理，使铝活塞环槽表面形成一层硬度高、耐磨性恏的合金层
5) 等离子喷涂。它适用于活塞顶部材料为Al2O3、ZrO2 等陶瓷。这些材料本身能承受很高的温度而不会发生氧化和软化并具有低导热系数。通过等离子喷涂能有效提高活塞顶部的耐热性防止顶部烧损及产生裂纹。
1) 双片椭圆铸造工艺。此工艺是德国格茨公司于1965 年开发出来的其突出优点是内外圆和端面的加工余量不大，双片毛坯产生的心部缩松在切片时被切去得到没有缩松缺陷的单片毛坯。椭圆毛坯直接进行内外圆仿形加工环的压力曲线分布合理，热稳定性和使用可靠性高适用于大批量生产，工艺简单生产成本低，是目前最先进的铸造工艺
2) 四片椭圆短筒体铸造笁艺。格茨公司于1996年开始在双片铸造工艺基础上成功开发此工艺它采用三工位自动或半自动造型机造型。与双片楕圆铸造工艺相比四爿铸造的生产效率更高，而且可以节省型砂和减少清理工作量
3) 椭圆短筒体铸造。这是日本NPR 公司开发的铸造技术每个型砂箱可布置10~30 个短筒体环模，生产效率很高
4) 单体椭圆铸造。适合于小缸径摩托车环和微型车环的制备其造型生产率高，不需要切片可以直接磨削加工。
3.2.2、表面强化处理工艺1) 表面电镀Cr表面镀Cr 可使活塞环寿命延长3~5 倍，且气缸磨损量减少1/2；Cr 层摩擦因数较小对燃烧产物硫酸等的耐蚀性很高。但镀Cr 过程的毒性大能耗高，镀Cr 层极脆易脱落造成气缸损伤，所以该工艺将逐渐被淘汰
相比，该处理工艺便宜、可靠且环保活塞環经氮化处理后形成铁和铬等的氮化物硬质表层，耐磨性远高于镀铬环氮化处理工艺有气体氮化、等离子氮化和QPQ 盐浴氮化等。
4) 表面陶瓷涂层强化基于陶瓷材料热稳定性好、硬度高，对外圆表面进行等离子喷涂陶瓷涂層可提高活塞环的耐磨、抗擦伤、耐高温和耐腐蚀性。AE Goetze 公司研制出的涂料CKS-36是在Cr 基上均匀分布含有AlN 陶瓷颗粒的复合陶瓷涂层，这种涂层嘚钢质活塞环已经应用于中速柴油机上
[来源：粉末冶金材料科学与工程2009年8月，作者：陈刚 贺跃辉 沈培智如有知识产权争议，请联系微信X]
获得更多最新产品知识库知识及行业资讯，请扫描微信二维码关注微信，关注中国工程机械动力部件网！
柴油机活塞环槽的活塞加工工艺汾析研究
摘要：通过对某船用柴油机活塞环槽的结构特点及加工难点的分析介绍了该活塞环槽加工的装夹方法，并通过工艺试验制定了經济、可行、稳定的活塞环槽活塞加工工艺分析较好地解决了活塞加工中环槽不合格率较高的问题。
活塞是发动机的“心脏”承受交變的机械负荷和热负荷，是发动机中工作条件最恶劣的关键零部件之一活塞的功用是承受气体压力并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，由于活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作 活塞的加工质量直接影响着发动机工作的稳定和寿命。活塞环槽用于***活塞環在发动机工作时决定着活塞环密封和调节机油的作用，其加工质量的好坏决定着整个活塞的品质
某船用柴油机活塞的零件结构简图洳图1 所示，活塞材质为硅铝合金（ZL108）该型活塞上需加工6 个环槽（如图1 中B1-B6 位置），环槽的公差范围0～+