活塞特性介绍

1、1活塞特性介绍活塞特性介绍廖海波廖海波 2014.2014.5 5. .4 42一、活塞各部位名称及工作条件一、活塞各部位名称及工作条件活塞各部位名称活塞各部位名称3、活塞的工作条件、活塞的工作条件一、活塞的工作环境： 活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。活塞直接与高温气体接触，瞬时温度可达2500K以上，因此，受热严重，而散热条件又很差，所以活塞工作时温度很高，顶部高达600700K，且温度分布很不均匀；活塞顶部承受气体压力很大，特别是作功行程压力最大，汽油机高达35MPa，柴油机高达69MPa，这就使得活塞产生冲击，并承受侧压力的作用；活塞在气缸内以很高的速度(812m/s)往复

2、运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的条件下工作，会产生变形并加速磨损，还会产生附加载荷和热应力，同时受到燃气的化学腐蚀作用4二、常见损坏、失效形式：A、活塞拉缸。B、拉缸原因1、发动机冷却系因泄漏、缺水，未能及时补充而造成发动机过热；2、发动机机油过低，导致气缸润滑功能丧失；3、活塞环断裂，刮伤缸壁；4、活塞销卡圈脱落，刮伤缸壁；5、活塞环因积碳卡死在环槽内，丧失密封作用；6、活塞销外出，刮伤缸壁；7、气缸内进入异物；8、活塞与缸壁配合间隙过小；9、活塞销装配过紧，引起活塞变形；10、活塞热变形严重或烧顶熔化；11、发动机长时间高速或超负

3、荷运转等。5二、常见损坏、失效形式：B、活塞顶部熔化。 活塞铸造时存在气孔、疏松、微裂纹、夹渣等缺陷，则在高温高压作用下，这些气孔、疏松、微裂纹会成为疲劳源而导致疲劳损坏；活塞中的夹渣首先熔化，造成活塞烧熔6三、活塞设计的基本要求: 1、要有足够的强度、刚度、质量小、重量轻，以保证最小惯性力。 2、导热性好、耐高温、高压、腐蚀，有充分的散热能力,受热面积小。 3、活塞与活塞壁间应有较小的摩擦系数。 4、温度变化时、尺寸、形状变化要小，和汽缸壁间要保持最小的间隙。 5、热膨胀系数小、比重小，具有较好的减磨性和热强度。7四.材料 铝合金活塞铝合金活塞 的突出优点是密度小的突出优点是密度小 , 可大

4、大减少活塞的质量及往复运动的惯性力可大大减少活塞的质量及往复运动的惯性力，因此铝合金活塞常常应用于中因此铝合金活塞常常应用于中 /小缸径的小缸径的发动机中发动机中材料：材料：中国牌号中国牌号ZAlSi12Cu1Mg1Ni1/ZL109，日本牌号，日本牌号AC8A特性及适用范围：特性及适用范围： 可热处理强化，性能与可热处理强化，性能与ZL108相近。由于含相近。由于含Ni，价格相对要高些。，价格相对要高些。 化学成分化学成分化学成份：化学成份： 硅硅Si ：11.0-13.0 铜铜Cu：0.5-1.5 镁镁Mg：0.8-1.3 镍镍Ni：0.8-1.5 铝铝Al ：余量：余量 铁铁(金属型铸造

5、金属型铸造)：0.0000.700 锌锌Zn：0.2(杂质杂质) 钛钛Ti：0.20(杂质）杂质） 锡锡Sn ：0.01(杂质杂质) 铅铅Pb：0.05(杂质杂质)注：杂质总和注：杂质总和:（金属型铸造（金属型铸造)1.2 8五五、制造工艺路线、制造工艺路线9六、主要加工设备及检测设备六、主要加工设备及检测设备主要检测及加工设备主要检测及加工设备1连续式连续式燃气竖炉燃气竖炉1圆度仪2变频式变频式电炉电炉2投影仪3精炼除气精炼除气机机3粗糙度仪4热分析热分析仪仪4维氏显微硬度计5密度当密度当量仪量仪5硬度计6光谱分析仪光谱分析仪6金相显金相显微镜微镜7CNCCNC数控数控机械加工生产线机械加工

6、生产线7分析天平8CNCCNC数字活塞外圆加工设备数字活塞外圆加工设备8拉力试验机9CNCCNC数控活塞异型销孔加数控活塞异型销孔加工设备工设备9千分尺、带表卡尺、游标卡尺、千分表、百分表10七、原材料压铸前处理七、原材料压铸前处理 采用连续式采用连续式燃气竖炉进行燃气竖炉进行铝铝合金合金熔化；熔化；自动自动投料、连续熔化、投料、连续熔化、自动回流，效率自动回流，效率高，能耗低。高，能耗低。A原材料的融化原材料的融化11B原材料的融化后原材料的融化后精炼变质处理精炼变质处理 采用变频式电炉进行铝合金的精炼变质处理，理采用变频式电炉进行铝合金的精炼变质处理，理化性能好、烧损低化性能好、烧损低.

7、.12C除气除气精炼除气机精炼除气机利用惰性气利用惰性气体除气，精体除气，精度高、无污度高、无污染。染。13八、原材料精炼除气的理化分析八、原材料精炼除气的理化分析德国进口热分析仪德国进口热分析仪炉前监控铝液的变质效炉前监控铝液的变质效果、晶粒细化程度果、晶粒细化程度德国进口密度当量德国进口密度当量仪仪 炉前监控铝液炉前监控铝液的除气、除渣效果的除气、除渣效果直读光谱分析直读光谱分析仪仪 用于原材料用于原材料及合金成份的及合金成份的炉前快速分析炉前快速分析14金相显微镜和硬度计金相显微镜和硬度计 控制和检测活塞的理化性能控制和检测活塞的理化性能15抗拉强度试验机抗拉强度试验机16九、活塞的设计

8、及模具的加工九、活塞的设计及模具的加工精密的模具加工利用精密的模具加工利用Solidworks三维软件由加工中心自动完成三维软件由加工中心自动完成17 计算机模拟浇铸过程计算机模拟浇铸过程 优化过程参数，选择合理工艺，优化过程参数，选择合理工艺，保证全过程质量。保证全过程质量。 机械化浇铸机机械化浇铸机 保证浇铸过程的合理性保证浇铸过程的合理性和稳定性，提高毛坯质量。和稳定性，提高毛坯质量。18十、半成品及成品控制十、半成品及成品控制 活塞油道、镶圈检测仪活塞油道、镶圈检测仪 利用超声波无损检测活塞利用超声波无损检测活塞毛坯的油道和耐磨镶圈质量毛坯的油道和耐磨镶圈质量19 CNC CNC数控机械加工生产线数控机械加工生产线保证活塞各形位尺寸的精度保证活塞各形位尺寸的精度 20CNCCNC数字活塞外圆加工设备数字活塞外圆加工设备CNCCNC数控活塞异型销孔加工设备数控活塞异型销孔加工设备 完成活塞销孔特殊曲面的加工完成活塞销孔特殊曲面的加工21万能万能工具工具显微镜显微镜 检测活塞环槽检测活塞环槽形形位公差位公差活塞活塞裙部形线量仪裙部形线量仪 测量活塞测量活塞外圆外圆中中凸变椭圆的形状凸变椭圆的形状22 圆柱度仪圆柱度仪 自动检测活塞裙自动检测活塞裙部型线椭圆、环槽、部型线椭圆、环槽、销孔的制造精度销孔的制造精度 利用活塞专利用活塞专用的表面电镀用的表面电镀