一种新型活塞及其制作方法与流程

本发明涉及一种新型活塞及其制作方法，属于汽车及其他发动机活塞领域。

背景技术：

随着科技的飞速发展，各种新材料也在发动机设计中越来越多的应用，随着和用户要求的提高、与汽车生产商排放标准的提高；发动机必然要求向着高转速、高功率和低拍排放的方向不断发展。活塞作为发动机的心脏，他是发动机最重要的部件之一；如何降低活塞的质量，提高活塞的耐磨性、降低活塞与活塞缸的摩擦系数、以及提高活塞的使用寿命具有重要的意义。

目前，传统的活塞大部分采用al-si材质的活塞本体+活塞环来生产活塞组件(如图1所示)；其结构复杂，加工繁琐，耐磨性能较差，使用寿命短。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的结构复杂、加工繁琐、性能差、且使用寿命短的缺陷，本发明提供一种新型活塞及其加工方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种新型活塞，其包括活塞本体和活塞头，所述活塞头嵌设于活塞本体的端部，所述活塞头的内侧轴向端面和外侧轴向端面上分别设有热塑性聚酰亚胺层和陶瓷涂层。

作为优选方案，所述活塞本体由热塑性聚酰亚胺注塑而成。

作为优选方案，所述活塞头的材料为纯铝。

一种如前述的新型活塞的制作方法，其包括如下步骤：

制作活塞头，并在所述活塞头的内侧轴向端面和外侧轴向端面上分别喷涂热塑性聚酰亚胺涂层和陶瓷涂层，得到嵌件；

将所述嵌件放入注塑模具中，向所述注塑模具内注塑热塑性聚酰亚胺树脂，得到毛坯；

去除所述毛坯的料头后，将毛坯的外径尺寸进行加工；

清理表面油污和飞边，得到所述新型活塞。

作为优选方案，所述活塞头的制作方法为车加工的方法。

作为优选方案，在所述热塑性聚酰亚胺树脂的注塑中，将嵌件加热至200～250℃，同时将注塑模具预热至200～250℃，热塑性聚酰亚胺料筒预热至400～500℃。

作为优选方案，所述热塑性聚酰亚胺树脂中还含有碳纤维和固体润滑剂，所述热塑性聚酰亚胺树脂、碳纤维和固体润滑剂的重量份数分别为：100份、15～30份和0～5份。

作为优选方案，所述固体润滑剂选自二硫化钼和聚四氟乙烯中的一种或两种。

本发明采用的改性的热塑性聚酰亚胺，为碳纤维与固体润滑剂和热塑性聚酰亚胺改性而成；该种材料在250℃以下具有与铝一样的热膨胀系数；同时，有油的情况下摩擦系数小于或者等于0.04以下；另外该材料具有很高的机械强度。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、该种活塞结构简单，没有活塞环，结构更加简单，性能更加可靠；

2、本发明的活塞更轻，使得发动机的传动效率更高；

3、本发明比活塞环结构更加耐磨，摩擦系数更低；寿命更长。

4、本发明采用特种的改性的热塑性聚酰亚胺；在250℃以下，尺寸稳定，线性膨胀系数与铝合金保持一致。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为传统活塞的结构示意图；

图2为本发明新型活塞的结构示意图；

图3为本发明活塞头的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图2～3所示，本发明提供一种新型活塞，包括活塞本体10和活塞头20，活塞头20嵌设于活塞本体10的端部，活塞头20的内侧轴向端面上设有热塑性聚酰亚胺层22，活塞头20的外侧轴向端面上设有陶瓷涂层21。

其中，活塞头20由纯铝材料通过车加工制成；活塞本体10为热塑性聚酰亚胺注塑成型。

本发明提供的热塑性聚酰亚胺活塞本体与金属活塞头紧密结合而成的活塞，去除了传统活塞的活塞环结构，具有更加轻、耐磨效果更好及摩擦损耗更低的优点，从而提高发动机的能耗效率，并且提高发动机的性能。

本发明中所选用的陶瓷涂料为北京志盛威华的zs-911耐磨防水涂料。

实施例1

本实施例一种前述新型活塞的加工方法，包括以下步骤：

s1、通过车加工的工艺将金属棒加工成圆柱体结构，形成活塞头；然后将活塞头进行表面喷射处理，以促进涂层的附着，在活塞头内侧轴向端面和外侧轴向端面上分别喷涂热塑性聚酰亚胺层22和陶瓷涂层21，制成嵌件；

其中，陶瓷涂层的喷涂是在常温下，采用粉末静电喷涂，然后在400℃下进行高温固化；

s2、将嵌件加热至200～250℃后放入预热至200～250℃的注塑模具中，同时，控制热塑性聚酰亚胺的料筒温度为400～500℃，向注塑模具中注塑热塑性聚酰亚胺，制成毛坯；

其中，热塑性聚酰亚胺由按重量份数计的如下组分组成：

热塑性聚酰亚胺树脂：100份，

碳纤维：30份。

s3、采用车削的方式去除毛坯的料头，并将毛坯的外径加工至所需要的尺寸；

s4、清理表面油污和飞边，得到活塞。

采用上述的优选方案，采用金属与塑料相结合的热塑性聚酰亚胺，与注塑采用的热塑性聚酰亚胺为同一种原材料，以便于在注塑的时候，通过热量的传导使得二者能够充分的结合。

实施例2

本实施例一种前述新型活塞的加工方法，包括以下步骤：

s1、通过车加工的工艺将金属棒加工成圆柱体结构，形成活塞头；然后将活塞头进行表面喷射处理，以促进涂层的附着，在活塞头内侧轴向端面和外侧轴向端面上分别喷涂含有碳纤维和固体润滑剂的热塑性聚酰亚胺层22和陶瓷涂层21，制成嵌件；

其中，陶瓷涂层的喷涂是在常温下，采用粉末静电喷涂，然后在400℃下进行高温固化；

s2、将嵌件加热至200～250℃后放入预热至200～250℃的注塑模具中，同时，控制热塑性聚酰亚胺的料筒温度为400～500℃，向注塑模具中注塑含有碳纤维和固体润滑剂的热塑性聚酰亚胺，制成毛坯；

其中，热塑性聚酰亚胺由按重量份数计的如下组分组成：

热塑性聚酰亚胺树脂：100份，

碳纤维：15份，

二硫化钼：5份。

s3、采用车削的方式去除毛坯的料头，并将毛坯的外径加工至所需要的尺寸；

s4、清理表面油污和飞边，得到活塞。

采用上述的优选方案，上述材料制备而成的热塑性聚酰亚胺在250℃以下具有与铝一样的热膨胀系数；同时，有油的情况下摩擦系数小于或者等于0.04以下，且具有很高的机械强度。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。