活塞裙部碳纤维涂层印刷方法及其固化炉的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及发动机活塞表面强化技术领域，特别是属于一种活塞裙部碳纤维 涂层的印刷方法及其固化炉。
【背景技术】
[0002] 衡量发动机性能的两个重要参数是升功率W及最大爆发压力PCP，带来发动机强 度负荷的增加，发动机对活塞重量，结构W及摩擦损失的要求不断提高，其中裙部涂层对摩 擦功能影响约占整个活塞摩擦功的20%W上，因此好的活塞裙部涂层能够有效的减小摩擦 功，目前广泛使用的石墨涂层，活塞运行时的摩擦学性能欠佳，活塞随着曲柄在发动机上下 止点运动时，活塞裙部频繁与汽缸壁接触，存在发动机最初启动阶段的磨料磨损风险。虽然 有的厂家尝试利用碳纤维涂层，但因为存在涂层表面有针孔、气泡，W及涂层结合强度差等 缺陷，无法满足高强度发动机的需要。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种活塞裙部碳纤维涂层印刷方法及其固化炉，W达到减 少碳纤维涂层表面缺陷、增强碳纤维涂层的结合强度，进一步优化活塞裙部碳纤维涂层的 目的。
[0004] 本发明所提供的活塞裙部碳纤维涂层印刷方法，其特征在于，包括W下步骤： 步骤1，活塞清洗；采用自动高压清洗设备对活塞依次进行高压喷水清洗、气体吹干、 热风烘干；其中包括活塞预清洗、2次脱脂清洗、3次水洗和纯水喷淋W及烘干； 步骤2，活塞清洁度检测；利用水膜实验法对清洗后的活塞进行检验，确保活塞表面 没有油脂、污垢；具体检测步骤为，首先将活塞浸入纯水中，然后在水中轻轻运动，将活塞拿 出水面后静置20秒钟，如活塞表面形成一层连续的水膜，则判定为清洁度合格，反之如活 塞表面的水膜聚集成水滴则活塞清洁度不合格； 步骤3,活塞预热处理；将活塞放入智能远红外烘烤炉中，活塞预热溫度达到 40°C-60°C； 步骤4,活塞碳纤维涂层丝网印刷；准备网板，利用夹具装夹住活塞，进行位置调试，然 后印刷碳纤维涂层；印刷时，溫度保持在24 + 4Γ，湿度保持在40%W下； 步骤5,活塞碳纤维涂层固化；将活塞放入固化炉中，利用固化炉设置的6个加热区间： 区间1)预热，加快活塞表面稀释剂的挥发，在10分钟内工件由常溫升至100+)°C;区间 。至区间3)升溫，在20分钟内工件由100°C升至195±5°C;区间4)至区间6)保溫，在 195±5°C环境中保持40分钟； 步骤6,冷却；通过风机对活塞进行强制冷却，使工件表面溫度降至60°CW下，然后取 出。 阳〇化]上述的活塞裙部碳纤维涂层印刷固化炉，具有炉体、输送机构和溫控机构，有支 架支撑炉体和输送机构，其特征在于，所述的炉体由炉体壁组装而成，并分为预热区、升溫 区、保溫区和冷却区；所述的输送机构的结构是，电机安置于支架，通过传动机构驱动输送 链轮，输送链轮上安装有输送链，输送链穿过炉体和支架内部，支架一端设有与链条配合的 转轴；输送链下面设有链条支撑，输送链上方安置托盘；所述的溫控机构包括电加热箱、风 机、冷却风机和空气过滤，预热区、升溫区、保溫区的风机分别安装于炉体壁，冷却区炉体上 壁为开口，安装有冷却风机，冷却风机上方安装有空气过滤；电加热箱位于风机风叶的下 方，W抽插的方式安装于炉体侧壁上。
[0006] 所述的炉体壁由内壁、外壁W及填充在内壁和外壁之间的岩棉隔溫层构成。
[0007] 所述的托盘上有通孔。
[0008] 所述的冷却区出口上部设有排风管。
[0009] 本发明所提供的活塞裙部碳纤维涂层印刷方法及其固化炉，生产的活塞与现有技 术生产的活塞相比，减少了碳纤维涂层的表面缺陷，具有增强碳纤维涂层与基体的结合强 度、适应高强度发动机需求的积极效果。
【附图说明】
[0010] 图1，活塞裙部碳纤维涂层印刷方法流程示意图。 W11] 图2,活塞裙部碳纤维涂层印刷固化炉正视图； 图3,活塞裙部碳纤维涂层印刷固化炉左侧视图。
【具体实施方式】
[0012] 如图1所示，对本发明的活塞裙部碳纤维涂层印刷方法具体包括W下步骤： 1.活塞清洗 采用自动高压清洗设备对活塞依次进行高压喷水清洗、气体吹干、热风烘干的方式，各 工步通过传动链连续自动依次清洗，具体包括W下8项步骤：活塞预清洗；脱脂清洗1次； 脱脂清洗2次；水洗1次；水洗2次；水洗3次；纯水喷淋；烘干。
[0013] 2.活塞清洁度检测 利用水膜实验法对清洗后的活塞进行检验，确保活塞表面没有油脂、污垢，W免影响碳 纤维涂层质量的稳定性。具体检测步骤为，首先将活塞浸入纯水中，然后在水中轻轻运动， 将活塞拿出水面后静置20秒钟，如活塞表面形成一层连续的水膜，则判定为清洁度合格， 反之如活塞表面的水膜聚集成水滴则活塞清洁度不合格。
[0014] 3.活塞预热处理 印刷碳纤维涂层前要对活塞进行预热处理，使活塞干燥。将活塞放入智能远红外烘烤 炉中，预热后的活塞溫度达到40°C-60°C，可W用溫度测试仪进行检测，例如使用接触式数 显溫度计来测量溫度。
[0015] 4.活塞碳纤维涂层丝网印刷 丝网印刷具体步骤如下：1)准备网板，2)夹具装夹住活塞，3)活塞位置调试，4)印 刷碳纤维涂层。印刷时，房间溫度保持在24 + 4Γ，房间湿度保持在40%W下，同时严禁用手 触挺活塞裙部。
[0016] 5.活塞碳纤维涂层固化 为保证涂层在活塞表面的粘着力，将活塞放入固化炉中，利用固化炉的6个加热区间： 区间1)预热，加快活塞表面稀释剂的挥发，在10分钟内工件由常溫升至100±5°c;区间2)、区间3)升溫，在20分钟内工件由100°C常溫升至195±5°C;区间4)、区间5)、区间6) 保溫，在195 +5Γ环境中连续运行40分钟。
[0017] 6.冷却 通过风机对活塞进行强制冷却，使工件表面溫度降至60°CW下，便于人工取出。 本发明生成碳纤维涂层与现有技术石墨印刷涂层D10检验性能参数对比：
如图2、|图3所示，本发明所提供的活塞裙部碳纤维涂层印刷固化炉，具有炉体、输送机 构和溫控机构，其特征在于，支架支撑炉体和输送机构，所述的炉体由炉体壁1组装而成， 并分为预热区2、升溫区3、保溫区4和冷却区5 ;炉体壁由内壁、外壁W及填充在内壁和外 壁之间的岩棉隔溫层构成，能够避免本发明作业时炉体外部操作环境溫度过高。
[0018] 所述的输送机构的结构是，变频调速电机6安置在支架下部位置，通过减速机、链 条和过传动轴连接输送链轮7,输送链轮上安装有输送链，输送链穿过炉体和支架内部；支 架一端设有与链条配合的转轴，转轴安装在滑动轴承座8上，通过调节滑道轴承，能够改善 输送链的张紧；输送链上方安置托盘，输送链下面设有链条支撑9, W确保托盘能够平稳行 进。托盘采用带有通孔的缕空式，能够保证热风的流通，使产品受热均匀。
[0019]所述的溫控机构包括电加热箱10、风机11、冷却风机12和空气过滤13,预热区、 升溫区、保溫区风机安装在炉体上壁上，风机电机在炉体上壁外侧，风机风叶在炉体上壁内 侦h电加热箱位于风机风叶的下方，W抽插的方式安装在炉体侧壁上，避免了风机电机在高 溫下工作的弊端，也使电加热箱上的热量被吹到产品上。冷却区炉体上壁为开口，安装有冷 却风机进行强制冷却，冷却风机上方安装有空气过滤，避免空气中的杂物对产品造成二次 污染。
[0020] 冷却区的外侧为产品下料工位，产品下料工位的上方设排风管，能够将热风排到 室外，W避免影响操作环境的清洁和安全。在下料工位设有料满检测开关，当产品到达下料 工位时发出提醒，避免因操作者短暂离开设备时，造成工件掉落。
【主权项】
1. 一种活塞裙部碳纤维涂层印刷方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，活塞清洗；采用自动高压清洗设备对活塞依次进行高压喷水清洗、气体吹干、 热风烘干； 步骤2，活塞清洁度检测；利用水膜实验法对清洗后的活塞进行检验，确保活塞表面 没有油脂、污垢；具体检测步骤为，首先将活塞浸入纯水中，然后在水中轻轻运动，将活塞拿 出水面后静置20秒钟，如活塞表面形成一层连续的水膜，则判定为清洁度合格，反之如活 塞表面的水膜聚集成水滴则活塞清洁度不合格； 步骤3,活塞预热处理；将活塞放入智能远红外烘烤炉中，活塞预热温度达到 40°C-60°C； 步骤4,活塞碳纤维涂层丝网印刷；准备网板，利用夹具装夹住活塞，进行位置调试，然 后印刷碳纤维涂层；印刷时，温度保持在24±4°C，湿度保持在40%以下； 步骤5,活塞碳纤维涂层固化；将活塞放入固化炉中，利用固化炉设置的6个加热区间： 区间1)预热，加快活塞表面稀释剂的挥发，在10分钟内工件由常温升至1〇〇±)°C;区间 2)至区间3)升温，在20分钟内工件由100°C升至195±5°C;区间4)至区间6)保温，在 195 ±5 °C环境中保持40分钟； 步骤6,冷却；通过风机对活塞进行强制冷却，使工件表面温度降至60°C以下，然后取 出即可。2. -种活塞裙部碳纤维涂层印刷固化炉，具有炉体、输送机构和温控机构，有支架支撑 炉体和输送机构，其特征在于，所述的炉体由炉体壁（1)组装而成，并分为预热区（2)、升温 区（3)、保温区（4)和冷却区（5);所述的输送机构的结构是，电机（6)安置于支架，通过传动 机构驱动输送链轮（7)，输送链轮上安装有输送链，输送链穿过炉体和支架内部，支架一端 设有与链条配合的转轴；输送链下面设有链条支撑（9)，输送链上方安置托盘；所述的温控 机构包括电加热箱（10)、风机（11)、冷却风机（12)和空气过滤（13)，预热区、升温区、保温 区的风机分别安装于炉体壁，冷却区炉体上壁为开口，安装有冷却风机，冷却风机上方安装 有空气过滤；电加热箱位于风机风叶的下方，以抽插的方式安装于炉体侧壁上。3. 根据权利要求2所述的活塞裙部碳纤维涂层印刷固化炉，其特征在于，所述的炉体 壁（1)由内壁、外壁以及填充在内壁和外壁之间的岩棉隔温层构成。4. 根据权利要求2所述的活塞裙部碳纤维涂层印刷固化炉，其特征在于，所述的输送 链上方的托盘上有通孔。5. 根据权利要求2所述的活塞裙部碳纤维涂层印刷固化炉，其特征在于，冷却区的外 侧为产品下料工位，产品下料工位上方设排风管。6. 根据权利要求2所述的活塞裙部碳纤维涂层印刷固化炉，其特征在于，冷却区的外 侧为产品下料工位，产品下料工位设有料满开关。
【专利摘要】一种活塞裙部碳纤维涂层的印刷方法及其固化炉，涉及发动机活塞表面强化技术领域。本发明所提供的活塞裙部碳纤维涂层印刷方法及其固化炉，生产的活塞与现有技术生产的活塞相比，减少了碳纤维涂层的表面缺陷，具有增强碳纤维涂层与基体的结合强度、适应高强度发动机需求的积极效果。
【IPC分类】B41M1/12, B41F23/04, B41M7/00
【公开号】CN105313513
【申请号】CN201510703046
【发明人】赵明军, 徐艳梅, 韩治绪
【申请人】山东双港活塞股份有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年10月27日