1、1活塞特性介紹活塞特性介紹廖海波廖海波 2014.2014.5 5. .4 42一、活塞各部位名稱及工作條件一、活塞各部位名稱及工作條件活塞各部位名稱活塞各部位名稱3、活塞的工作條件、活塞的工作條件一、活塞的工作環(huán)境： 活塞在高溫、高壓、高速、潤滑不良的條件下工作?；钊苯优c高溫氣體接觸，瞬時溫度可達(dá)2500K以上，因此，受熱嚴(yán)重，而散熱條件又很差，所以活塞工作時溫度很高，頂部高達(dá)600700K，且溫度分布很不均勻；活塞頂部承受氣體壓力很大，特別是作功行程壓力最大，汽油機(jī)高達(dá)35MPa，柴油機(jī)高達(dá)69MPa，這就使得活塞產(chǎn)生沖擊，并承受側(cè)壓力的作用；活塞在氣缸內(nèi)以很高的速度(812m/s)往復(fù)

2、運(yùn)動，且速度在不斷地變化，這就產(chǎn)生了很大的慣性力，使活塞受到很大的附加載荷?；钊谶@種惡劣的條件下工作，會產(chǎn)生變形并加速磨損，還會產(chǎn)生附加載荷和熱應(yīng)力，同時受到燃?xì)獾幕瘜W(xué)腐蝕作用4二、常見損壞、失效形式：A、活塞拉缸。B、拉缸原因1、發(fā)動機(jī)冷卻系因泄漏、缺水，未能及時補(bǔ)充而造成發(fā)動機(jī)過熱；2、發(fā)動機(jī)機(jī)油過低，導(dǎo)致氣缸潤滑功能喪失；3、活塞環(huán)斷裂，刮傷缸壁；4、活塞銷卡圈脫落，刮傷缸壁；5、活塞環(huán)因積碳卡死在環(huán)槽內(nèi)，喪失密封作用；6、活塞銷外出，刮傷缸壁；7、氣缸內(nèi)進(jìn)入異物；8、活塞與缸壁配合間隙過?。?、活塞銷裝配過緊，引起活塞變形；10、活塞熱變形嚴(yán)重或燒頂熔化；11、發(fā)動機(jī)長時間高速或超負(fù)

3、荷運(yùn)轉(zhuǎn)等。5二、常見損壞、失效形式：B、活塞頂部熔化。 活塞鑄造時存在氣孔、疏松、微裂紋、夾渣等缺陷，則在高溫高壓作用下，這些氣孔、疏松、微裂紋會成為疲勞源而導(dǎo)致疲勞損壞；活塞中的夾渣首先熔化，造成活塞燒熔6三、活塞設(shè)計(jì)的基本要求: 1、要有足夠的強(qiáng)度、剛度、質(zhì)量小、重量輕，以保證最小慣性力。 2、導(dǎo)熱性好、耐高溫、高壓、腐蝕，有充分的散熱能力,受熱面積小。 3、活塞與活塞壁間應(yīng)有較小的摩擦系數(shù)。 4、溫度變化時、尺寸、形狀變化要小，和汽缸壁間要保持最小的間隙。 5、熱膨脹系數(shù)小、比重小，具有較好的減磨性和熱強(qiáng)度。7四.材料 鋁合金活塞鋁合金活塞 的突出優(yōu)點(diǎn)是密度小的突出優(yōu)點(diǎn)是密度小 , 可大

4、大減少活塞的質(zhì)量及往復(fù)運(yùn)動的慣性力可大大減少活塞的質(zhì)量及往復(fù)運(yùn)動的慣性力，因此鋁合金活塞常常應(yīng)用于中因此鋁合金活塞常常應(yīng)用于中 /小缸徑的小缸徑的發(fā)動機(jī)中發(fā)動機(jī)中材料：材料：中國牌號中國牌號ZAlSi12Cu1Mg1Ni1/ZL109，日本牌號，日本牌號AC8A特性及適用范圍：特性及適用范圍： 可熱處理強(qiáng)化，性能與可熱處理強(qiáng)化，性能與ZL108相近。由于含相近。由于含Ni，價(jià)格相對要高些。，價(jià)格相對要高些。 化學(xué)成分化學(xué)成分化學(xué)成份：化學(xué)成份： 硅硅Si ：11.0-13.0 銅銅Cu：0.5-1.5 鎂鎂Mg：0.8-1.3 鎳鎳Ni：0.8-1.5 鋁鋁Al ：余量：余量 鐵鐵(金屬型鑄造

5、金屬型鑄造)：0.0000.700 鋅鋅Zn：0.2(雜質(zhì)雜質(zhì)) 鈦鈦Ti：0.20(雜質(zhì)）雜質(zhì)） 錫錫Sn ：0.01(雜質(zhì)雜質(zhì)) 鉛鉛Pb：0.05(雜質(zhì)雜質(zhì))注：雜質(zhì)總和注：雜質(zhì)總和:（金屬型鑄造（金屬型鑄造)1.2 8五五、制造工藝路線、制造工藝路線9六、主要加工設(shè)備及檢測設(shè)備六、主要加工設(shè)備及檢測設(shè)備主要檢測及加工設(shè)備主要檢測及加工設(shè)備1連續(xù)式連續(xù)式燃?xì)庳Q爐燃?xì)庳Q爐1圓度儀2變頻式變頻式電爐電爐2投影儀3精煉除氣精煉除氣機(jī)機(jī)3粗糙度儀4熱分析熱分析儀儀4維氏顯微硬度計(jì)5密度當(dāng)密度當(dāng)量儀量儀5硬度計(jì)6光譜分析儀光譜分析儀6金相顯金相顯微鏡微鏡7CNCCNC數(shù)控?cái)?shù)控機(jī)械加工生產(chǎn)線機(jī)械加工

6、生產(chǎn)線7分析天平8CNCCNC數(shù)字活塞外圓加工設(shè)備數(shù)字活塞外圓加工設(shè)備8拉力試驗(yàn)機(jī)9CNCCNC數(shù)控活塞異型銷孔加數(shù)控活塞異型銷孔加工設(shè)備工設(shè)備9千分尺、帶表卡尺、游標(biāo)卡尺、千分表、百分表10七、原材料壓鑄前處理七、原材料壓鑄前處理 采用連續(xù)式采用連續(xù)式燃?xì)庳Q爐進(jìn)行燃?xì)庳Q爐進(jìn)行鋁鋁合金合金熔化；熔化；自動自動投料、連續(xù)熔化、投料、連續(xù)熔化、自動回流，效率自動回流，效率高，能耗低。高，能耗低。A原材料的融化原材料的融化11B原材料的融化后原材料的融化后精煉變質(zhì)處理精煉變質(zhì)處理 采用變頻式電爐進(jìn)行鋁合金的精煉變質(zhì)處理，理采用變頻式電爐進(jìn)行鋁合金的精煉變質(zhì)處理，理化性能好、燒損低化性能好、燒損低.

7、.12C除氣除氣精煉除氣機(jī)精煉除氣機(jī)利用惰性氣利用惰性氣體除氣，精體除氣，精度高、無污度高、無污染。染。13八、原材料精煉除氣的理化分析八、原材料精煉除氣的理化分析德國進(jìn)口熱分析儀德國進(jìn)口熱分析儀爐前監(jiān)控鋁液的變質(zhì)效爐前監(jiān)控鋁液的變質(zhì)效果、晶粒細(xì)化程度果、晶粒細(xì)化程度德國進(jìn)口密度當(dāng)量德國進(jìn)口密度當(dāng)量儀儀 爐前監(jiān)控鋁液爐前監(jiān)控鋁液的除氣、除渣效果的除氣、除渣效果直讀光譜分析直讀光譜分析儀儀 用于原材料用于原材料及合金成份的及合金成份的爐前快速分析爐前快速分析14金相顯微鏡和硬度計(jì)金相顯微鏡和硬度計(jì) 控制和檢測活塞的理化性能控制和檢測活塞的理化性能15抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)16九、活塞的設(shè)計(jì)

8、及模具的加工九、活塞的設(shè)計(jì)及模具的加工精密的模具加工利用精密的模具加工利用Solidworks三維軟件由加工中心自動完成三維軟件由加工中心自動完成17 計(jì)算機(jī)模擬澆鑄過程計(jì)算機(jī)模擬澆鑄過程 優(yōu)化過程參數(shù)，選擇合理工藝，優(yōu)化過程參數(shù)，選擇合理工藝，保證全過程質(zhì)量。保證全過程質(zhì)量。 機(jī)械化澆鑄機(jī)機(jī)械化澆鑄機(jī) 保證澆鑄過程的合理性保證澆鑄過程的合理性和穩(wěn)定性，提高毛坯質(zhì)量。和穩(wěn)定性，提高毛坯質(zhì)量。18十、半成品及成品控制十、半成品及成品控制 活塞油道、鑲?cè)z測儀活塞油道、鑲?cè)z測儀 利用超聲波無損檢測活塞利用超聲波無損檢測活塞毛坯的油道和耐磨鑲?cè)|(zhì)量毛坯的油道和耐磨鑲?cè)|(zhì)量19 CNC CNC數(shù)控機(jī)械加工生產(chǎn)線數(shù)控機(jī)械加工生產(chǎn)線保證活塞各形位尺寸的精度保證活塞各形位尺寸的精度 20CNCCNC數(shù)字活塞外圓加工設(shè)備數(shù)字活塞外圓加工設(shè)備CNCCNC數(shù)控活塞異型銷孔加工設(shè)備數(shù)控活塞異型銷孔加工設(shè)備 完成活塞銷孔特殊曲面的加工完成活塞銷孔特殊曲面的加工21萬能萬能工具工具顯微鏡顯微鏡 檢測活塞環(huán)槽檢測活塞環(huán)槽形形位公差位公差活塞活塞裙部形線量儀裙部形線量儀 測量活塞測量活塞外圓外圓中中凸變橢圓的形狀凸變橢圓的形狀22 圓柱度儀圓柱度儀 自動檢測活塞裙自動檢測活塞裙部型線橢圓、環(huán)槽、部型線橢圓、環(huán)槽、銷孔的制造精度銷孔的制造精度 利用活塞專利用活塞專用的表面電鍍用的表面電鍍