活塞环槽的修复工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了活塞环槽的修复工艺，包括以下步骤：①清除活塞环槽的积炭和油污；②熔覆前环槽粗加工，使之产生网状纹路，并在粗加工过程中对环槽尺寸进行测量分组；③涂敷熔覆材料；④通过激光设备对熔覆材料进行熔化，在此过程中，活塞均匀的转动，同时激光由程序控制，保证照射的角度和范围，使同一平面上的熔覆层材料与基体材料均匀有效结合；⑤激光熔化后将活塞放到井式电炉中加热，并保温；⑥环槽车削加工；⑦环槽精加工；⑧对修复过的环槽部位进行荧光磁粉探伤，避免熔覆过程产生裂纹的活塞投入使用。本发明使修复后的活塞环槽能够完全替代新造活塞，延长了产品的使用寿命，具有明显的社会效益和经济效益。
【专利说明】活塞环槽的修复工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及活塞环槽的修复工艺。
【背景技术】
[0002] 内燃机活塞的寿命取决于活塞环槽的磨损情况，目前国内外对低速柴油机的活塞 修复的较多，而且运用成熟且普遍采用的是环槽表面镀铬工艺，但是对于高中速机的活塞 环槽修复技术尚未成熟。其主要原因是与中高速机相比，低速机的活塞价值高，具有修复价 值，另外是活塞尺寸大，环槽宽度就宽，采用镀铬工艺的可操作性强。
[0003] 根据生产实践的经验，使用两年后环槽单边磨损量约为0. 2?0. 5_，如果因此而 将活塞或者活塞顶报废，实在可惜。目前，为了倡导国家的可持续发展的战略和节约资源保 护环境的政策，各个行业尤其是内燃机行业倡导再制造技术，而且激光熔覆技术的逐步成 熟也使中速机活塞环槽的修复的技术可行性增加，同时也降低了修复的经济成本，使得环 槽的修复成为可能。
[0004] 同时，此种环槽的修复技术具有可重复性，主要活塞的其它部位满足使用要求，理 论上环槽可以进行无数次修复，而且每次修复后的效果均保持一致。另外与新造活塞环槽 的氮化、镀铬、激光淬火、高频感应淬火等技术相比，采用激光熔覆技术修复后的环槽耐磨 程度没有任何劣势。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种活塞环槽的修复工艺，使修复后的活塞环槽能够完全替 代新造活塞，延长产品的使用寿命。
[0006] 实现本发明目的的技术方案是：活塞环槽的修复工艺，包括以下步骤：
[0007] ①、清除活塞环槽的积炭和油污；
[0008] ②、通过砂轮或者刀具对需要修复的活塞环槽进行切磨削粗加工，使之产生网状 纹路，并在粗加工过程中对环槽尺寸进行测量分组；
[0009] ③、将配置好的专用熔覆材料涂敷至活塞环槽的上下侧面，根据步骤②的分组情 况，分组设定涂敷的参数，保证烙覆材料高出未磨损基准面0. 5mm左右；
[0010] ④、通过激光设备对熔覆材料进行熔化，在此过程中，活塞均匀的转动，同时激光 由程序控制，保证照射的角度和范围，使同一平面上的熔覆层材料与基体材料均匀有效结 合；
[0011] ⑤、激光熔化后将活塞放到井式电炉中加热，并保温；
[0012] ⑥、通过车削，使高出环槽未磨损基准面的材料控制在0. 02mm左右；
[0013] ⑦、将活塞环槽加工至新造尺寸，同时保证活塞环槽表面的粗糙度和形位公差；
[0014] ⑧、对修复过的环槽部位进行荧光磁粉探伤，避免熔覆过程产生裂纹的活塞投入 使用。
[0015] 所述步骤①中清除活塞环槽的积炭的方法具体为：通过专用车削或者酸碱洗将积 碳层浸泡使之脱落。
[0016] 所述步骤③中配置好的专用熔覆材料通过喷涂或者预制涂刷的方法涂敷至活塞 环槽的上下侧面。
[0017] 所述步骤③中当活塞环槽的材料是球铁材料时，熔覆材料优先选用镍基材料；当 活塞环槽的材料是合金钢时，熔覆材料优先选用铁基材料。
[0018] 所述步骤⑤中将活塞放到井式电炉中加热需要在激光熔化后8小时之内进行。
[0019] 所述步骤⑤中将活塞放到井式电炉中需要加热至160?180°C，并保温至少2个小 时。
[0020] 所述步骤⑥中采用的车削刀具为硬质合金刀具。
[0021] 所述步骤⑦中活塞环槽表面的粗糙度需要保证在RaO. Sum以下，需要保证的形位 公差中平面度公差为0. 005mm,平行度公差为0. 002mm。
[0022] 采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：（1)本发明使修复后的活塞 环槽能够完全替代新造活塞，延长了产品的使用寿命，具有明显的社会效益和经济效益。
[0023] (2)本发明的步骤①和步骤②能将活塞环槽表面的积碳、油污、锈迹等杂质去除， 并通过磨削产生的网状纹路，增加等离子喷涂的吸着力，有利于在喷涂过程中熔覆材料均 匀的布置在环槽的表面。
[0024] (3)本发明的步骤③将熔覆材料较均匀的涂敷在环槽表面，能够很好的控制熔覆 层的厚度，保证熔覆的效果，同时降低后续的加工难度；熔覆材料包括铁基和镍基两大类合 金材料，该材料硬度可以达到HRC50以上，而且具有良好的耐磨性；其中铁基材料与钢顶的 质地相近，可以使修复后的环槽更加美观；而镍基材料开裂的倾向性更小。
[0025] (4)本发明的步骤④通过激光加热熔覆材料，使其熔化并与环槽基体发生反应形 成合金化结合，同时在材料冷却的过程中起到淬火的作业，增加了环槽表面的硬度，提高了 活塞环槽的耐磨性。
[0026] (5)本发明的步骤⑤能够消除和减少熔覆层的残余应力，降低其开裂的倾向。
[0027] (6)本发明的步骤⑥和步骤⑦对熔覆后的材料进行加工，保证环槽的尺寸精度、表 面粗糙度和形位公差，达到新造活塞的使用性能。
【具体实施方式】
[0028] (实施例1)
[0029] 本实施例的活塞环槽的修复工艺，包括以下步骤：
[0030] ①、清除活塞环槽的积炭和油污。清除活塞环槽的积炭的方法具体是：通过专用车 削或者酸碱洗将积碳层浸泡使之脱落。
[0031] ②、通过砂轮或者刀具对需要修复的活塞环槽进行切磨削粗加工，使之产生网状 纹路，并在粗加工过程中对环槽尺寸进行测量分组。
[0032] ③、将配置好的专用熔覆材料通过喷涂或者预制涂刷的方法涂敷至活塞环槽的上 下侧面，根据步骤②的分组情况，分组设定涂敷的参数，保证熔覆材料高出未磨损基准面 0. 5mm左右。当活塞环槽的材料是球铁材料时，熔覆材料优先选用镍基材料；当活塞环槽的 材料是合金钢时，熔覆材料优先选用铁基材料。
[0033] ④、通过激光设备对熔覆材料进行熔化，在此过程中，活塞均匀的转动，同时激光 由程序控制，保证照射的角度和范围，使同一平面上的熔覆层材料与基体材料均匀有效结 合；
[0034] ⑤、激光熔化后8小时之内，将活塞放到井式电炉中加热至160?180°C，并保温至 少2个小时。
[0035] ⑥、通过车削，使高出环槽未磨损基准面的材料控制在0.02mm左右，车削刀具采 用硬质合金刀具。
[0036] ⑦、将活塞环槽加工至新造尺寸，同时保证活塞环槽表面的粗糙度在RaO. Sum以 下，形位公差中平面度公差为0. 005mm,平行度公差为0. 002mm。
[0037] ⑧、对修复过的环槽部位进行荧光磁粉探伤，避免熔覆过程产生裂纹的活塞投入 使用。
[0038] 本实施例的活塞环槽的修复工艺的步骤①和步骤②能将活塞环槽表面的积碳、油 污、锈迹等杂质去除，并通过磨削产生的网状纹路，增加等离子喷涂的吸着力，有利于在喷 涂过程中熔覆材料均匀的布置在环槽的表面。
[0039] 步骤③能够很好的控制熔覆层的厚度，保证熔覆的效果，同时降低后续的加工难 度；熔覆材料包括铁基和镍基两大类合金材料，该材料硬度可以达到HRC50以上，而且具有 良好的耐磨性；其中铁基材料与钢顶的质地相近，可以使修复后的环槽更加美观；而镍基 材料开裂的倾向性更小。步骤④通过激光加热熔覆材料，使其熔化并与环槽基体发生反应 形成合金化结合，同时在材料冷却的过程中起到淬火的作业，增加了环槽表面的硬度，提高 了活塞环槽的耐磨性。步骤⑤能够消除和减少熔覆层的残余应力，降低其开裂的倾向。步 骤⑥和步骤⑦对熔覆后的材料进行加工，保证环槽的尺寸精度、表面粗糙度和形位公差，达 到新造活塞的使用性能。
[0040] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
【权利要求】
1. 活塞环槽的修复工艺，其特征在于：包括以下步骤： ① 、清除活塞环槽的积炭和油污； ② 、通过砂轮或者刀具对需要修复的活塞环槽进行切磨削粗加工，使之产生网状纹路， 并在粗加工过程中对环槽尺寸进行测量分组； ③ 、将配置好的专用熔覆材料涂敷至活塞环槽的上下侧面，根据步骤②的分组情况，分 组设定涂敷的参数，保证熔覆材料高出未磨损基准面0. 5_左右； ④ 、通过激光设备对熔覆材料进行熔化，在此过程中，活塞均匀的转动，同时激光由程 序控制，保证照射的角度和范围，使同一平面上的熔覆层材料与基体材料均匀有效结合； ⑤ 、激光熔化后将活塞放到井式电炉中加热，并保温； ⑥ 、通过车削，使高出环槽未磨损基准面的材料控制在0. 02mm左右； ⑦ 、将活塞环槽加工至新造尺寸，同时保证活塞环槽表面的粗糙度和形位公差； ⑧ 、对修复过的环槽部位进行荧光磁粉探伤，避免熔覆过程产生裂纹的活塞投入使用。
2. 根据权利要求1所述的活塞环槽的修复工艺，其特征在于：所述步骤①中清除活塞 环槽的积炭的方法具体为：通过专用车削或者酸碱洗将积碳层浸泡使之脱落。
3. 根据权利要求1所述的活塞环槽的修复工艺，其特征在于：所述步骤③中配置好的 专用熔覆材料通过喷涂或者预制涂刷的方法涂敷至活塞环槽的上下侧面。
4. 根据权利要求1所述的活塞环槽的修复工艺，其特征在于：所述步骤③中当活塞环 槽的材料是球铁材料时，熔覆材料优先选用镍基材料；当活塞环槽的材料是合金钢时，熔覆 材料优先选用铁基材料。
5. 根据权利要求1所述的活塞环槽的修复工艺，其特征在于：所述步骤⑤中将活塞放 到井式电炉中加热需要在激光熔化后8小时之内进行。
6. 根据权利要求1所述的活塞环槽的修复工艺，其特征在于：所述步骤⑤中将活塞放 到井式电炉中需要加热至160?180°C，并保温至少2个小时。
7. 根据权利要求1所述的活塞环槽的修复工艺，其特征在于：所述步骤⑥中采用的车 削刀具为硬质合金刀具。
8. 根据权利要求1所述的活塞环槽的修复工艺，其特征在于：所述步骤⑦中活塞环槽 表面的粗糙度需要保证在RaO. Sum以下，需要保证的形位公差中平面度公差为0. 005mm，平 行度公差为〇. 〇〇2mm。
【文档编号】B23P6/02GK104141131SQ201410378121
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2014年8月1日
【发明者】乔云杰, 耿须照, 周逢春, 周斌, 赵向军, 吕磊 申请人:常州南车柴油机零部件有限公司