专利名称：一种离心等离子冶金高红硬性活塞环的方法
技术领域：
本发明属于机械制造领域，尤其涉及等离子冶金及离心铸造技术。
背景技术：
内燃机、空气压缩机、柱塞泵等机械中的活塞环工作时运行速度很高，表面接触摩 擦点的瞬间温升可达到上千度，要求具备良好的红硬性。目前优质耐磨活塞环的制造方法 一般是先离心铸造出圆筒，机械加工成环，再经碱洗除油、酸洗活化和电镀硬铬，生产过程 存在环境污染，而且镀铬层的硬度当温度超过427°C时迅速降低，不是理想的活塞环表面防 护材料。陶瓷材料虽然具有优越的耐高温性能，但其脆性大，限制了在高速运动部件上的应 用。在金属材料中，钨基合金的红硬性好，但用于整体制造活塞环仍存在成本高，脆性大等 弊病。比较理想的方法是在钢基活塞环的外表面形成一层高结合强度的钨基合金，目前还 没有此类技术出现。
发明内容
本发明的目的在于克服活塞环电镀硬铬技术的不足，发明一种在活塞环外表形成 高结合强度的钨基合金层的方法。本发明的技术原理是采用转移弧等离子冶金的方法，在内部装有石墨导电环和陶瓷隔环的高速旋转的 钢筒中，以同步送粉熔覆等离子炬中的钨极为负极，钢筒及石墨导电环为正极，经过喷嘴压 缩的转移等离子弧在等离子炬中的钨极和石墨环之间引燃，同时送入含钨的铁基合金粉 末，合金粉末在等离子弧中熔化后，在离心力的作用下，在陶瓷隔环之间的石墨导电环上形 成液态金属环，其中的钨元素由于密度大，被离心力压缩富集至环的外表面，冷凝后形成与 钢基体结合牢固的高红硬性钨基合金层。
图1是本发明的转移弧等离子冶金活塞环过程示意图。1-可旋转钢筒，2-内陶瓷隔环，3-石墨导电环，4-同步送粉熔覆等离子炬，5-转移 等离子弧，6-离心等离子冶金活塞环，7-高红硬性钨基合金层，8-外陶瓷隔环。
具体实施例方式结合图1再对本发明的实施方式和效果作进一步说明。在可旋转钢筒1内依次装入内陶瓷隔环2、石墨导电环3和外陶瓷隔环8，石墨导 电环3内表面涂刷一层导电防粘涂料，将同步送粉熔覆等离子炬4伸入到石墨导电环3处 固定，开动可旋转钢筒1以每分钟800 1800转的转速旋转，引燃转移等离子弧5，将石墨 导电环3加热至800 1000°C后，再送入含重量百分数1 20%钨、1 5%碳、其余为铁 的混合粉末，粉末在转移等离子弧5的加热下熔化，在离心力的作用下形成离心等离子冶金活塞环6，钨元素的密度大，被富集于活塞环6的最外层形成高红硬性钨基合金层7，钨基 合金层7与活塞环6的钢基体呈牢固的冶金结合，达到活塞环所需尺寸时灭弧停粉，凝固后 钢筒1停转，取出外陶瓷环8和活塞环6。在石墨导电环3的内表面涂刷导电防粘涂料后， 再装入外陶瓷隔环8，可进行下一个活塞环的生产过程。
本发明的积极效果是克服了目前活塞环电镀硬铬技术的不足，利用转移弧等离 子冶金的方法在离心力作用下一步法生产外表面冶金结合高红硬性钨基合金层的活塞环， 材料利用率高，生产方法简单，不产生环境污染，活塞环的耐磨性能好。
权利要求
一种离心等离子冶金高红硬性活塞环的方法，其实施步骤是在可旋转钢筒内依次装入内陶瓷隔环、石墨导电环和外陶瓷隔环，将同步送粉熔覆等离子炬伸入到石墨导电环处固定，开动可旋转钢筒以每分钟800～1800转的转速旋转，引燃转移等离子弧，将石墨导电环加热至800～1000℃后，送入合金粉末，粉末加热熔化达到活塞环所需尺寸时灭弧停粉，凝固后钢筒停止旋转，取出外陶瓷环和活塞环。
2.如权利要求1所述方法，其特征是送入合金粉末的成分配比按照重量百分数为钨 1 20%，碳1 5%，其余为铁。
全文摘要
一种离心等离子冶金高红硬性活塞环的方法，在内部装有石墨导电环和陶瓷隔环的高速旋转的钢筒中，以同步送粉熔覆等离子炬中的钨极为负极，钢筒及石墨导电环为正极，经过喷嘴压缩的转移等离子弧在钨极和石墨环之间引燃，同时送入含钨的铁基合金粉末在等离子弧中熔化，在离心力的作用下，在陶瓷隔环之间的石墨导电环上形成活塞环，其中的钨元素由于密度大，被离心力压缩富集至环的外表面，冷凝后形成与钢基体结合牢固的高红硬性钨基合金层。本发明材料利用率高，生产方法简单，不产生环境污染，活塞环的耐磨性好。
文档编号B22F3/115GK101972850SQ20101055280
公开日2011年2月16日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者李惠琪, 李敏, 柴禄, 王淑峰, 许慧, 迟静 申请人:山东科技大学