[发明专利]一种高性能活塞制造方法

说明书

技术领域

本发明属于活塞加工技术领域，具体涉及一种高性能活塞制造方法。

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。

发明内容

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，本发明提供一种高性能活塞制造方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种高性能活塞制造方法，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；然后将金属棒进行表面喷射处理，在金属棒的轴向两个端面上分别喷涂陶瓷涂层热塑性聚酰亚胺层，制成嵌件；

S2、将嵌件加热后放入注塑模具中，同时，向注塑模具中注塑热塑性聚酰亚胺制成毛坯；

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。

其中，步骤S2中嵌件加热至200℃-250℃，注塑模具的温度为200℃-250℃，热塑性聚酰亚胺的料筒为400℃-500℃。

另外，步骤S1和步骤S2中的热塑性聚酰亚胺由碳纤维、固体润滑剂和聚酰亚胺制备而成。

本发明具有以下益效果：

(1)结构简单，没有活塞环，结构更加简单，性能更加可靠；(2)活塞

更轻，使得发动机的传动效率更高；

(3)相较于活塞环结构，更加耐磨，摩擦系数更低，寿命更长；

(4)采用热塑性聚酰亚胺，在250℃以下尺寸稳定，其线性膨胀系数与铝合金保持一致。

附图说明

图1为传统活塞的结构示意图。

图2为本发明改进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

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

为了达到本发明的目的，如图2-3所示，在本发明的其中一种实施方式中提供一种活塞，包括活塞本体10和活塞头，活塞头嵌设于活塞本体10的端部，活塞头为一金属棒20，金属棒20的内侧轴向端面上设有热塑性聚酰亚胺层22，金属棒20的外侧轴向端面上设有陶瓷涂层21。

其中，金属棒20为金属铝棒；活塞本体10为热塑性聚酰亚胺注塑成型。

本实施方式采用热塑性聚酰亚胺与金属棒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。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，本发明还提供一种活塞的加工方法，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；然后将金属棒进行表面喷射处理，在金属棒的轴向两个端面上分别喷涂陶瓷涂层热塑性聚酰亚胺层，制成嵌件；

S2、将嵌件加热后放入注塑模具中，同时，向注塑模具中注塑热塑性聚酰亚胺制成毛坯；

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。

其中，步骤S2中嵌件加热至200℃-250℃，本实施方式可选200℃、220℃或250℃；注塑模具的温度为200℃-250℃，本实施方式可选200℃、220℃或 250℃；热塑性聚酰亚胺的料筒为400℃-500℃，本实施方式可选400℃、410℃或500℃。

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。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，步骤S1和步骤S2中的热塑性聚酰亚胺由碳纤维、固体润滑剂和聚酰亚胺制备而成。

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。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，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。