专利名称：高温高压大口径活塞环的制造方法
技术领域：
本发明涉及密封件领域，具体地说是一种高温高压大口径活塞环的制造方法。
背景技术：
活塞环的制作一直是发动机制造的难题，尤其是高温高压大口径活塞环。目前，我国汽车、轮船汽缸最大的活塞环直径只有400_，温度在600°C以下。而用于大飞机试验台的大汽缸活塞环，尺寸为445mm左右，其技术要求是在高温高压下工作，温度达1000K(727V)、压力为24Mpa，没有润滑剂，也不能加润滑剂；要求有一定的韧性和弹性，即导流汽缸中炽热的气体；高温下表面必须耐磨耐擦伤，并有一定的硬度。目前国内还没有适合用于大飞机试验台大汽缸中的活塞环。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种高温高压大口径活塞环的制造方法，其制造得到的活塞环适用于大飞机试验台大汽缸中。为此，本发明采用如下的技术方案高温高压大口径活塞环的制造方法，其步骤如下
1)选用镍基变形高温合金作为制造活塞环的基材，制成活塞环，活塞环的直径为400-600mm ；
2)用炉对活塞环进行真空加热，在温度727°C(内部组织发生变化的温度)以下的100°C范围内(627-727°C)加温6_8h，即时效强化，用于提高活塞环内部韧性和弹性，防止活塞环加热变形；
3)在真空状态下，以氮的负离子轰击活塞环的表面5-7h，形成氮化物层，使活塞环的表面硬度达HRC65以上，即在高温高压没有润滑剂的情况下，仍有很强的耐擦伤能力；
4)整个活塞环随炉冷却，炉的降温幅度为20-50°C/ h，防止活塞环表面爆裂，出炉温度为240-260°C，出炉时得到的活塞环机械性能为拉开切开的口 Lmax=Ji (Φ1-Φ2)± (1-3)mm，式中，Φ I表示活塞环的外径，Φ 2表示活塞环的内径。所述拉开切开的口 Lmax能有效保证在将活塞环推进活塞槽后迅速恢复原来的形状。镍基变形高温合金是以镍为主要基体成分的变形高温合金，在650 1000°C范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力。作为优选，所述的镍基变形高温合金选用GH4145或GH145 (美国牌号InconelX-750，德国牌号:NiCrl5Fe7TiAl，法国牌号NC15FeTNbA,日本牌号:NCF750)、。GH145合金主要是以Y ' [Ni3(Al、Ti、Nb)]相进行时效强化的镍基高温合金，在980°C以下具有良好的耐腐蚀和抗氧化性能，800°C以下具有较高的强度，540°C以下具有较好的耐松弛性能，同时还具有良好的成形性能和焊接性能。作为优选，真空时采用的真空度在I X 10_3_10_4。作为优选，所述氮化物层的厚度为6_7u。
本发明制造得到的活塞环，完全能适用于大飞机试验台大汽缸中，性能稳定，使用寿命长。下面结合说明书附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。
图I为本发明活塞环切开的口拉开前后的示意图(实线表示拉开前，虚线表示拉开后)。
具体实施例方式高温高压大口径活塞环的制造步骤如下 1)选用镍基变形高温合金GH4145作为制造活塞环的基材，制成活塞环，活塞环的直径为445mm左右；
2)用炉对活塞环进行真空加热(真空度在1X10_3-10_4)，在活塞环内部组织发生变化所需温度727°C以下的100°C范围内(627-727°C)加温6-8h ；
3)在真空状态下(真空度在IX 10_3-10_4)，以氮的负离子轰击活塞环的表面5-7h，形成氮化物层6-7u，使活塞环的表面硬度达HRC65以上；
4)整个活塞环随炉冷却，炉的降温幅度为20-50°C/h,降温时间为17h左右，防止活塞环表面爆裂，出炉温度为250°C，出炉时得到的活塞环机械性能为拉开切开的口Lmax= η (Φ 1-Φ2)ι πι,如图I所示,式中，Φ I表示活塞环的外径，Φ2表示活塞环的内径。
权利要求
1.高温高压大口径活塞环的制造方法，其步骤如下 1)选用镍基变形高温合金作为制造活塞环的基材，制成活塞环，活塞环的直径为400-600mm ； 2)用炉对活塞环进行真空加热，在温度727°C以下的100°C范围内加温6-8h； 3)在真空状态下，以氮的负离子轰击活塞环的表面5-7h，形成氮化物层； 4)整个活塞环随炉冷却，炉的降温幅度为20-50°C/ h，出炉温度为240-260°C，出炉时得到的活塞环机械性能为拉开切开的口 Lmax=Ji (Φ1-Φ2)土(1-3)_，式中，Φ1表示活塞环的外径，Φ2表示活塞环的内径。
2.根据权利要求I所述的高温高压大口径活塞环的制造方法，其特征在于所述的镍基变形高温合金选用GH4145或GH145。
3.根据权利要求I或2所述的高温高压大口径活塞环的制造方法，其特征在于真空时采用的真空度在IX 10_3-10_4。
4.根据权利要求3所述的高温高压大口径活塞环的制造方法，其特征在于所述氮化物层的厚度为6-7u。
全文摘要
活塞环的制作一直是发动机制造的难题，尤其是高温高压大口径活塞环。目前国内还没有适合用于大飞机试验台大汽缸中的活塞环。本发明公开了一种高温高压大口径活塞环的制造方法，其步骤如下1)选用镍基变形高温合金作为制造活塞环的基材，制成活塞环，活塞环的直径为400-600mm；2)用炉对活塞环进行真空加热，在温度727℃以下的100℃范围内加温6-8h；3)在真空状态下，以氮的负离子轰击活塞环的表面5-7h，形成氮化物层；4)整个活塞环随炉冷却，炉的降温幅度为20-50℃/h，出炉温度为240-260℃。本发明制造得到的活塞环，完全能适用于大飞机试验台大汽缸中，性能稳定，使用寿命长。
文档编号C23C8/38GK102618818SQ20121007752
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者文体杰, 朱郁玮, 章贤根 申请人:浙江高中压阀门有限公司