高的致密性可使强度增加，韧性加强，大大提高活塞环耐磨性；
5、粉末注射成形技术特别适合成型小尺寸(不超过200mm、重量小于500g)高度复杂结构(尤其是空间复杂三维曲面、特殊结构等)的零件，利用注射机注射成型产品毛坯，保证物料充分充满模具型腔，也就保证了零件高复杂结构的实现制作，因此PM技术生产复杂产品有独特的优势。活塞环的尺寸较小，工作面是复杂曲面(可能是非二次曲线椭圆)，传统制造技术制造困难，成品率低，精度差；
6、后续加工不同:注射成形毛坯精度高，零件尺寸公差一般保持在±0.1%?±0.3%左右，制品形状接近或达到最终产品要求，一般不必进行二次加工或只需少量精加工，大大简化了后续加工步骤，因此特别适合机械加工困难或不能机械加工的零件。
[0009]本发明的优点
相比现有技术，1、本发明通过改变活塞环材料、制造工艺，提高了现有活塞环的使用性能，满足更尚技术要求；2、大幅度提尚材料利用率、一般可达到95%以上，而传统的铸造工艺材料利用率大约为30%，采用粉末注射成形生产的活塞环只许少量的后续精加工，后续加工量远远少于传统工艺，减少了工艺流程，提了高生产效率，降低了成本；3、容易调整活塞环圆周径向弹力，从而适应内燃机要求，减轻活塞环与缸套摩擦磨损、提高内燃机可靠性与寿命；4、离心铸造时转速对性能影响很大，转速太高，铸件表面就可能引起纵裂，太小则又不能保证成形，并且铸造是容易产生偏析等问题。粉末注射成形技术由于喂料颗粒均匀，所以活塞环组织更加均匀，改善了传统铸造工艺的不足，提高了活塞环的设计自由度，改善了活塞环的结构。
【附图说明】
[0010]图1是椭圆形活塞环工作状态下的形式，
图2是椭圆形活塞环自由状态下的形式，
图3是粉末注射成形生产活塞环工艺流程图。
[0011]在图中，1、内孔2、外曲面 3、开口 4、内曲面。
【具体实施方式】
[0012]为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面根据附图结合【具体实施方式】来进一步详细描述本发明。
[0013]粉末注射成形椭圆形活塞环的设计制造方法，它包括以下步骤:
(1)产品设计:根据三维椭圆形活塞环产品使用性能要求，设计三维椭圆方程、设计三维椭圆形活塞环自由开口间隙尺寸(如3、3.5、4、4.5、5_)，设计注射成形模具；
(2)计算机辅助工程分析:对所设计的三维椭圆形活塞环产品进行结构强度、应力应变、摩擦磨损的工程分析；
(3)选择或设计材料:根据工程分析和使用要求确定三维椭圆形活塞环材料组成为铁基粉末(如H)112J，烧结碳钢GB/T14667.1_93，含碳量0.4%?0.7%,其它小于1.5%，余量为铁)，铁基粉末粒度为10?50 μ m ;也可选用镍基粉末(如IN100)或不锈钢基粉末(如lCrl3、2Crl3、316L)；
(4)喂料制备:根据椭圆形活塞环材料，确定铁基粉末和粘接剂(由石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯等组成的粘接剂)重量百分比例，经混炼、造粒，制成注射用喂料；所述铁基粉末80wt% ?85wt% 和粘接剂 15wt% ?20wt% ；
(5)采用常规的粉末注射成形工艺:通过注射、脱脂、烧结和后处理制成三维椭圆形活塞环坯件；
(6)机械加工:切割开口，磨削三维椭圆形活塞环外圆面、双面研磨三维椭圆形活塞环两端面；
(7)三维椭圆形活塞环产品透光、自由开口等尺寸检验、合格品包装入库。
[0014]所述混炼、注射、脱脂、烧结分别指:
a、混炼:将重量比为80wt%?85wt%的铁基粉末与15wt%?20被％并由石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯和硬脂酸混合形成的粘接剂分别加入混炼机中并在150?200°C、转速30?45rpm的条件下混炼30min?60min制成喂料，
b、注射:在塑料模压成形机上于模压温度150?200°C、模压压力20?200MPa的条件下将喂料模压成形，得到椭圆形活塞环注射坯体，
c、脱脂:将注射坯体在有机溶剂中于40?60°C下浸泡2?4h;干燥后，再在分解氨气氛的保护下于200?600°C进行热脱脂，时间6?8h，
d、烧结:将脱脂的模压坯体在1300?1850°C温度下的真空烧结炉中烧结20?60min，得到形状、尺寸及精度均符合要求的叶片。
[0015]如图1所示为在工作状态下的活塞环，所述活塞环外曲面2为正圆，内曲面4为椭圆，开口间隙3 ;图2所示为自由状态下的活塞环，内外圆均为椭圆，自由状态下开口尺寸大于工作状态下开口尺寸；图3是中本发明工艺流程图。
[0016]以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照【具体实施方式】等对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求保护的范围当中。
【主权项】
1.粉末注射成形活塞环的设计制造方法，它包括以下步骤: (1)根据活塞环产品技术要求，设计自由状态下活塞环的椭圆方程，即给出活塞环二维或三维椭圆方程、给出自由开口间隙尺寸； (2)利用计算机对所设计的椭圆形活塞环产品进行结构强度、应力应变、摩擦磨损进行计算机辅助设计与工程分析； (3)根据椭圆形活塞环产品技术要求，设计选用粉末材料、设计粉末与粘接剂配比，经混炼、造粒，制成注射用喂料； (4)考虑粉末注射成形工艺特点，设计制造椭圆形活塞环注射成形模具； (5)采用粉末注射成形工艺:通过注射、脱脂、烧结和后处理制成三维椭圆形活塞环坯件； (6)机械加工:切割开口，采用正圆法磨削活塞环外圆面，双面研磨椭圆形活塞环两端面；根据材料力学性能，确定是否进行热处理以便切削加工或满足表面硬度等要求； (7)产品透光、弹力与尺寸检验、性能测试、包装、交货或入库。
【专利摘要】本发明公开了粉末注射成形活塞环的设计制造方法，根据活塞环产品技术要求，设计活塞环的椭圆方程，给出自由开口间隙尺寸；利用计算机进行结构强度、应力应变、摩擦磨损工程分析；设计选用粉末材料、设计粉末与粘接剂配比，经混炼、造粒，制成注射用喂料；设计制造椭圆形活塞环注射成形模具；通过注射、脱脂、烧结和后处理制成三维椭圆形活塞环坯件；切割开口，产品透光、弹力与尺寸检验、性能测试、包装、交货或入库。本发明采用粉末注射成形技术和计算机辅助设计与工程分析，设计选用粉末材料、设计粉末与粘接剂配比；由于喂料颗粒均匀，所以活塞环组织更加均匀，改善了传统铸造工艺的不足，提高了活塞环的设计自由度，改善了活塞环的结构。
【IPC分类】B22F3/22, B22F5/02
【公开号】CN105014080
【申请号】CN201510478187
【发明人】黄若, 曹宁, 曹征, 彭建国, 米玖军
【申请人】萍乡市慧成精密机电有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年8月7日