活塞環槽的修復工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了活塞環槽的修復工藝，包括以下步驟：①清除活塞環槽的積炭和油污；②熔覆前環槽粗加工，使之產生網狀紋路，并在粗加工過程中對環槽尺寸進行測量分組；③涂敷熔覆材料；④通過激光設備對熔覆材料進行熔化，在此過程中，活塞均勻的轉動，同時激光由程序控制，保證照射的角度和范圍，使同一平面上的熔覆層材料與基體材料均勻有效結合；⑤激光熔化后將活塞放到井式電爐中加熱，并保溫；⑥環槽車削加工；⑦環槽精加工；⑧對修復過的環槽部位進行熒光磁粉探傷，避免熔覆過程產生裂紋的活塞投入使用。本發明使修復后的活塞環槽能夠完全替代新造活塞，延長了產品的使用壽命，具有明顯的社會效益和經濟效益。
【專利說明】活塞環槽的修復工藝

【技術領域】
[0001] 本發明涉及活塞環槽的修復工藝。

【背景技術】
[0002] 內燃機活塞的壽命取決于活塞環槽的磨損情況，目前國內外對低速柴油機的活塞 修復的較多，而且運用成熟且普遍采用的是環槽表面鍍鉻工藝，但是對于高中速機的活塞 環槽修復技術尚未成熟。其主要原因是與中高速機相比，低速機的活塞價值高，具有修復價 值，另外是活塞尺寸大，環槽寬度就寬，采用鍍鉻工藝的可操作性強。
[0003] 根據生產實踐的經驗，使用兩年后環槽單邊磨損量約為0. 2?0. 5_，如果因此而 將活塞或者活塞頂報廢，實在可惜。目前，為了倡導國家的可持續發展的戰略和節約資源保 護環境的政策，各個行業尤其是內燃機行業倡導再制造技術，而且激光熔覆技術的逐步成 熟也使中速機活塞環槽的修復的技術可行性增加，同時也降低了修復的經濟成本，使得環 槽的修復成為可能。
[0004] 同時，此種環槽的修復技術具有可重復性，主要活塞的其它部位滿足使用要求，理 論上環槽可以進行無數次修復，而且每次修復后的效果均保持一致。另外與新造活塞環槽 的氮化、鍍鉻、激光淬火、高頻感應淬火等技術相比，采用激光熔覆技術修復后的環槽耐磨 程度沒有任何劣勢。


【發明內容】

[0005] 本發明的目的是提供一種活塞環槽的修復工藝，使修復后的活塞環槽能夠完全替 代新造活塞，延長產品的使用壽命。
[0006] 實現本發明目的的技術方案是：活塞環槽的修復工藝，包括以下步驟：
[0007] ①、清除活塞環槽的積炭和油污；
[0008] ②、通過砂輪或者刀具對需要修復的活塞環槽進行切磨削粗加工，使之產生網狀 紋路，并在粗加工過程中對環槽尺寸進行測量分組；
[0009] ③、將配置好的專用熔覆材料涂敷至活塞環槽的上下側面，根據步驟②的分組情 況，分組設定涂敷的參數，保證烙覆材料高出未磨損基準面0. 5mm左右；
[0010] ④、通過激光設備對熔覆材料進行熔化，在此過程中，活塞均勻的轉動，同時激光 由程序控制，保證照射的角度和范圍，使同一平面上的熔覆層材料與基體材料均勻有效結 合；
[0011] ⑤、激光熔化后將活塞放到井式電爐中加熱，并保溫；
[0012] ⑥、通過車削，使高出環槽未磨損基準面的材料控制在0. 02mm左右；
[0013] ⑦、將活塞環槽加工至新造尺寸，同時保證活塞環槽表面的粗糙度和形位公差；
[0014] ⑧、對修復過的環槽部位進行熒光磁粉探傷，避免熔覆過程產生裂紋的活塞投入 使用。
[0015] 所述步驟①中清除活塞環槽的積炭的方法具體為：通過專用車削或者酸堿洗將積 碳層浸泡使之脫落。
[0016] 所述步驟③中配置好的專用熔覆材料通過噴涂或者預制涂刷的方法涂敷至活塞 環槽的上下側面。
[0017] 所述步驟③中當活塞環槽的材料是球鐵材料時，熔覆材料優先選用鎳基材料；當 活塞環槽的材料是合金鋼時，熔覆材料優先選用鐵基材料。
[0018] 所述步驟⑤中將活塞放到井式電爐中加熱需要在激光熔化后8小時之內進行。
[0019] 所述步驟⑤中將活塞放到井式電爐中需要加熱至160?180°C，并保溫至少2個小 時。
[0020] 所述步驟⑥中采用的車削刀具為硬質合金刀具。
[0021] 所述步驟⑦中活塞環槽表面的粗糙度需要保證在RaO. Sum以下，需要保證的形位 公差中平面度公差為0. 005mm,平行度公差為0. 002mm。
[0022] 采用了上述技術方案，本發明具有以下的有益效果：（1)本發明使修復后的活塞 環槽能夠完全替代新造活塞，延長了產品的使用壽命，具有明顯的社會效益和經濟效益。
[0023] (2)本發明的步驟①和步驟②能將活塞環槽表面的積碳、油污、銹跡等雜質去除， 并通過磨削產生的網狀紋路，增加等離子噴涂的吸著力，有利于在噴涂過程中熔覆材料均 勻的布置在環槽的表面。
[0024] (3)本發明的步驟③將熔覆材料較均勻的涂敷在環槽表面，能夠很好的控制熔覆 層的厚度，保證熔覆的效果，同時降低后續的加工難度；熔覆材料包括鐵基和鎳基兩大類合 金材料，該材料硬度可以達到HRC50以上，而且具有良好的耐磨性；其中鐵基材料與鋼頂的 質地相近，可以使修復后的環槽更加美觀；而鎳基材料開裂的傾向性更小。
[0025] (4)本發明的步驟④通過激光加熱熔覆材料，使其熔化并與環槽基體發生反應形 成合金化結合，同時在材料冷卻的過程中起到淬火的作業，增加了環槽表面的硬度，提高了 活塞環槽的耐磨性。
[0026] (5)本發明的步驟⑤能夠消除和減少熔覆層的殘余應力，降低其開裂的傾向。
[0027] (6)本發明的步驟⑥和步驟⑦對熔覆后的材料進行加工，保證環槽的尺寸精度、表 面粗糙度和形位公差，達到新造活塞的使用性能。

【具體實施方式】
[0028] (實施例1)
[0029] 本實施例的活塞環槽的修復工藝，包括以下步驟：
[0030] ①、清除活塞環槽的積炭和油污。清除活塞環槽的積炭的方法具體是：通過專用車 削或者酸堿洗將積碳層浸泡使之脫落。
[0031] ②、通過砂輪或者刀具對需要修復的活塞環槽進行切磨削粗加工，使之產生網狀 紋路，并在粗加工過程中對環槽尺寸進行測量分組。
[0032] ③、將配置好的專用熔覆材料通過噴涂或者預制涂刷的方法涂敷至活塞環槽的上 下側面，根據步驟②的分組情況，分組設定涂敷的參數，保證熔覆材料高出未磨損基準面 0. 5mm左右。當活塞環槽的材料是球鐵材料時，熔覆材料優先選用鎳基材料；當活塞環槽的 材料是合金鋼時，熔覆材料優先選用鐵基材料。
[0033] ④、通過激光設備對熔覆材料進行熔化，在此過程中，活塞均勻的轉動，同時激光 由程序控制，保證照射的角度和范圍，使同一平面上的熔覆層材料與基體材料均勻有效結 合；
[0034] ⑤、激光熔化后8小時之內，將活塞放到井式電爐中加熱至160?180°C，并保溫至 少2個小時。
[0035] ⑥、通過車削，使高出環槽未磨損基準面的材料控制在0.02mm左右，車削刀具采 用硬質合金刀具。
[0036] ⑦、將活塞環槽加工至新造尺寸，同時保證活塞環槽表面的粗糙度在RaO. Sum以 下，形位公差中平面度公差為0. 005mm,平行度公差為0. 002mm。
[0037] ⑧、對修復過的環槽部位進行熒光磁粉探傷，避免熔覆過程產生裂紋的活塞投入 使用。
[0038] 本實施例的活塞環槽的修復工藝的步驟①和步驟②能將活塞環槽表面的積碳、油 污、銹跡等雜質去除，并通過磨削產生的網狀紋路，增加等離子噴涂的吸著力，有利于在噴 涂過程中熔覆材料均勻的布置在環槽的表面。
[0039] 步驟③能夠很好的控制熔覆層的厚度，保證熔覆的效果，同時降低后續的加工難 度；熔覆材料包括鐵基和鎳基兩大類合金材料，該材料硬度可以達到HRC50以上，而且具有 良好的耐磨性；其中鐵基材料與鋼頂的質地相近，可以使修復后的環槽更加美觀；而鎳基 材料開裂的傾向性更小。步驟④通過激光加熱熔覆材料，使其熔化并與環槽基體發生反應 形成合金化結合，同時在材料冷卻的過程中起到淬火的作業，增加了環槽表面的硬度，提高 了活塞環槽的耐磨性。步驟⑤能夠消除和減少熔覆層的殘余應力，降低其開裂的傾向。步 驟⑥和步驟⑦對熔覆后的材料進行加工，保證環槽的尺寸精度、表面粗糙度和形位公差，達 到新造活塞的使用性能。
[0040] 以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡 在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保 護范圍之內。
【權利要求】
1. 活塞環槽的修復工藝，其特征在于：包括以下步驟： ① 、清除活塞環槽的積炭和油污； ② 、通過砂輪或者刀具對需要修復的活塞環槽進行切磨削粗加工，使之產生網狀紋路， 并在粗加工過程中對環槽尺寸進行測量分組； ③ 、將配置好的專用熔覆材料涂敷至活塞環槽的上下側面，根據步驟②的分組情況，分 組設定涂敷的參數，保證熔覆材料高出未磨損基準面0. 5_左右； ④ 、通過激光設備對熔覆材料進行熔化，在此過程中，活塞均勻的轉動，同時激光由程 序控制，保證照射的角度和范圍，使同一平面上的熔覆層材料與基體材料均勻有效結合； ⑤ 、激光熔化后將活塞放到井式電爐中加熱，并保溫； ⑥ 、通過車削，使高出環槽未磨損基準面的材料控制在0. 02mm左右； ⑦ 、將活塞環槽加工至新造尺寸，同時保證活塞環槽表面的粗糙度和形位公差； ⑧ 、對修復過的環槽部位進行熒光磁粉探傷，避免熔覆過程產生裂紋的活塞投入使用。
2. 根據權利要求1所述的活塞環槽的修復工藝，其特征在于：所述步驟①中清除活塞 環槽的積炭的方法具體為：通過專用車削或者酸堿洗將積碳層浸泡使之脫落。
3. 根據權利要求1所述的活塞環槽的修復工藝，其特征在于：所述步驟③中配置好的 專用熔覆材料通過噴涂或者預制涂刷的方法涂敷至活塞環槽的上下側面。
4. 根據權利要求1所述的活塞環槽的修復工藝，其特征在于：所述步驟③中當活塞環 槽的材料是球鐵材料時，熔覆材料優先選用鎳基材料；當活塞環槽的材料是合金鋼時，熔覆 材料優先選用鐵基材料。
5. 根據權利要求1所述的活塞環槽的修復工藝，其特征在于：所述步驟⑤中將活塞放 到井式電爐中加熱需要在激光熔化后8小時之內進行。
6. 根據權利要求1所述的活塞環槽的修復工藝，其特征在于：所述步驟⑤中將活塞放 到井式電爐中需要加熱至160?180°C，并保溫至少2個小時。
7. 根據權利要求1所述的活塞環槽的修復工藝，其特征在于：所述步驟⑥中采用的車 削刀具為硬質合金刀具。
8. 根據權利要求1所述的活塞環槽的修復工藝，其特征在于：所述步驟⑦中活塞環槽 表面的粗糙度需要保證在RaO. Sum以下，需要保證的形位公差中平面度公差為0. 005mm，平 行度公差為〇. 〇〇2mm。
【文檔編號】B23P6/02GK104141131SQ201410378121
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年8月1日 優先權日:2014年8月1日
【發明者】喬云杰, 耿須照, 周逢春, 周斌, 趙向軍, 呂磊 申請人:常州南車柴油機零部件有限公司