一种内燃机的铝合金活塞的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种内燃机的铝合金活塞，铝合金活塞的顶部设有用于形成燃烧室的一部分的凹槽，铝合金活塞的顶面及凹槽的内壁上均设有陶瓷膜。本实用新型的内燃机的铝合金活塞顶部的陶瓷膜厚度达到阳极氧化膜的2-3倍；隔热性能好，在相同的隔热试验条件下，隔热膜的隔热温度比阳极氧化膜的隔热温度高15度左右；抗烧蚀性好，耐瞬时高温达2500℃并能够在此高温持续20秒不熔化。陶瓷膜与铝合金基体的结合强度高达40MPa，因此不会脱落。
【专利说明】一种内燃机的铝合金活塞
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及发动机领域，特别涉及一种内燃机的铝合金活塞。
【背景技术】
[0002]随着发动机排放法规的升级，发动机铝合金活塞的燃烧室的温度、压力要求越来越高，特别是以天然气、液化气为燃料的气体发动机，铝合金活塞的热负荷更高，铝合金活塞时常发生熔顶、开裂等重大故障，严重影响发动机的可靠性。现有技术中解决上述问题的一个方法是采用阳极氧化表面处理工艺处理铝合金活塞顶部，使铝合金活塞的燃烧室、顶面表面生成一层无定形相的Al2O3氧化层，提高其耐热性。
[0003]但是，阳极氧化表面处理工艺生成的Al2O3氧化膜，其微观组织结构是无定形相，膜厚比较小，在30?50微米，隔热性差，耐热冲击性差，仍然容易出现铝合金活塞熔顶、开裂等故障。另外，阳极氧化表面处理的工艺比较复杂，难以控制，且产品质量的一致性差。
[0004]公开于该【背景技术】部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种内燃机的铝合金活塞，从而克服阳极氧化表面处理工艺处理的铝合金活塞顶部隔热性差，耐热冲击性差，且质量的一致性差的缺陷。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供了一种内燃机的铝合金活塞，铝合金活塞的顶部设有用于形成燃烧室的一部分的凹槽，铝合金活塞的顶面及凹槽的内壁上均设有陶瓷膜。
[0007]优选地，上述技术方案中，陶瓷膜的厚度为30?150um。
[0008]优选地，上述技术方案中，陶瓷膜的表面粗糙度为0.8?3.2。
[0009]优选地，上述技术方案中，铝合金活塞的顶部采用微弧氧化表面处理形成陶瓷膜。
[0010]优选地，上述技术方案中，陶瓷膜利用封孔装置进行封孔工艺处理。
[0011]优选地，上述技术方案中，封孔装置包括:密封的封孔罐，封孔罐内盛装有封孔液，封孔液是Na2Si03溶液，且铝合金活塞浸没在封孔液内；真空泵，真空泵与封孔罐连接，以用于为封孔罐抽真空。
[0012]与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果:
[0013]本实用新型的内燃机的铝合金活塞顶部的陶瓷膜厚度达到阳极氧化膜的2-3倍；隔热性能好，在相同的隔热试验条件下，隔热膜的隔热温度比阳极氧化膜的隔热温度高15度左右；抗烧蚀性好，耐瞬时高温达2500°C并能够在此高温持续20秒不熔化。陶瓷膜与铝合金基体的结合强度高达40MPa，因此不会脱落；通过天然气重型发动机10万公里行车试验，陶瓷膜完好无损，很好地避免了气体发动机活塞熔顶、开裂等故障。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是根据本实用新型的内燃机的铝合金活塞的结构图。
[0015]图2是图1中的陶瓷膜的放大图。
[0016]图3是封孔装置的结构图。
[0017]主要附图标记说明:
[0018]1-铝合金活塞，11-陶瓷膜，12-凹槽。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图，对本实用新型的【具体实施方式】进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受【具体实施方式】的限制。
[0020]除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0021]如图1所示，根据本实用新型【具体实施方式】的内燃机的铝合金活塞I的顶部的中心处设有圆形的凹槽12，用于形成燃烧室的一部分。
[0022]为了使铝合金活塞I具有较高的耐热性，采用微弧氧化表面处理工艺对铝合金活塞I的顶及凹槽12进行表面处理，形成陶瓷膜11。
[0023]微弧氧化表面处理的原理为:A1、Mg、Ti等有色金属样品放入电解液中，通电后，金属表面立即生成很薄一层无定形相Al2O3绝缘膜。当金属样品上施加的电压超过某一临界值时，这层Al2O3绝缘膜上某些薄弱环节被击穿，发生微弧放电现象，金属样品的表面产生火花，瞬间温度超过2000°C，从而使金属样品的表面发生化学氧化、电化学氧化、等离子体氧化，反应生成无定形相Al2O3变成晶态相一a -A1203、y -Al2O3,就形成了陶瓷膜。
[0024]对铝合金活塞进行微弧氧化表面处理时，将铝合金活塞的半成品装入盒形的屏蔽工装内，把铝合金活塞上不需要处理的部位屏蔽起来，使铝合金活塞的顶面暴露在外，然后使装有铝合金活塞的屏蔽工装浸入微弧氧化处理池里进行表面处理，生成厚度为30?150um的陶瓷膜11。然后对陶瓷膜进行磨、抛等加工，得到需要的陶瓷膜厚度尺寸，最终获得陶瓷膜11强化后的活塞I。如图1和2所示，陶瓷膜11覆盖活塞的顶面以及圆形的凹槽12。
[0025]优选地，陶瓷膜11可经过表面粗糙度处理，使陶瓷膜11的表面粗糙度Ra = 0.8?
3.2。
[0026]优选地，可利用封孔装置对陶瓷膜11进行封孔工艺表面处理以降低陶瓷膜11的表面粗糙度。如图3所示，封孔装置由封孔罐2、阀门4、压力表5、真空泵6组成。封孔罐中盛装有封孔液3，封孔液3是浓度为0.4g/mL左右的Na2S13溶液。铝合金活塞I浸没在封孔液3中。
[0027]封孔工艺的原理为:打开阀门4，利用真空泵6对密封的封孔罐2进行抽真空，当压力表2的值达到预定值时，关闭阀门4。使铝合金活塞I在密封的封孔罐中静置预定时间后，将铝合金活塞取出，并用压缩空气吹干表面的封孔液，在空气中晾干，即可完成封孔工艺，降低铝合金活塞的表面粗糙度，使得陶瓷膜更加致密、光滑，减少积碳粘附、沉积、提高其抗氧化性能。
[0028]陶瓷膜与阳极氧化膜的性能对比如下:
[0029]
【权利要求】
1.一种内燃机的铝合金活塞，其特征在于，所述铝合金活塞的顶部设有用于形成燃烧室的一部分的凹槽，所述铝合金活塞的顶面及所述凹槽的内壁上均设有陶瓷膜。
2.根据权利要求1所述的内燃机的铝合金活塞，其特征在于，所述陶瓷膜的厚度为30?150um。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的铝合金活塞，其特征在于，所述陶瓷膜的表面粗糙度为0.8?3.2。
4.根据权利要求1所述的内燃机的铝合金活塞，其特征在于，所述铝合金活塞的顶部采用微弧氧化表面处理形成所述陶瓷膜。
5.根据权利要求1所述的内燃机的铝合金活塞，其特征在于，所述陶瓷膜利用封孔装置进行封孔工艺处理。
6.根据权利要求5所述的内燃机的铝合金活塞，其特征在于，所述封孔装置包括: 密封的封孔罐，所述封孔罐内盛装有封孔液，所述封孔液是Na2S13溶液，且所述铝合金活塞浸没在所述封孔液内；以及 真空泵，所述真空泵与所述封孔罐连接，以用于为所述封孔罐抽真空。
【文档编号】C25D11/04GK203976951SQ201420452228
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2014年8月12日
【发明者】黄传刚, 吕昂, 杨维沛, 苏怀林, 赵添常, 岑举, 钟韬, 黄保勉 申请人:广西玉柴机器股份有限公司