[发明专利]一种活塞环表面微型储油腔加工方法

说明书

本发明涉及车用发动机和金属表面处理技术领域，特别涉及车用发动机活塞环的表面处理技术，特指一种活塞环表面微型储油腔加工方法。当采用该方法对活塞环进行表面加工时，将待处理活塞环作为阴极，水平置入盛放有特定处理液的液相等离子体弧光放电系统中，通过在活塞环表面形成弧光放电，利用弧光放电作用击穿等离子体膜层时产生的具有8000K以上高温的等离子体电浆在强电场作用下冲击、烧蚀活塞环基体形成储油微腔。采用本发明所述的方法，可在活塞环表面加工出腔口直径为0.5‑5μm，容积为2×10^‑7‑1×10^‑6μL储油微腔，能显著提升活塞环的润滑性能。

技术领域

本发明涉及车用发动机和金属表面处理技术领域，特别涉及车用发动机活塞环的表面处理技术，特指一种活塞环表面微型储油腔加工方法。

背景技术

活塞环是车用发动机最关键的零部件之一，其在发动机运转过程中承担密封、控油、导热和支承等重要作用。活塞环的运动状况十分复杂，不仅存在高速高频的往复运动，还在环槽中作激烈的振动，工作环境恶劣，需承受热应力、高爆发压力及高温高压燃气的侵蚀，对其耐磨损性能提出了极高的要求。近年来，随着车用发动机不断向高功率密度、高转速、低燃油消耗和低有害排放等方向发展，对活塞环的热疲劳强度、抗高温腐蚀和抗高温磨损等性能提出了更高的要求，活塞环-缸套摩擦副也面临着越来越严峻的润滑减磨挑战。

激光表面微造型技术是目前常用的通过在活塞环表面进行微观造型以改善活塞环-缸套摩擦副的润滑状况、提高活塞环耐磨性能的手段。中国专利CN101380692和中国专利CN1857844叙述的方法即属于该类型。激光表面微造型技术具有加工速度快、热影响区小、工件热变形小及后续加工量小等优点，但激光加工设备价格高昂、保养困难，给研究者和生产商设立了很高的门槛。金属表面微弧重构技术是一种新兴的表面处理技术，该技术通过被加工工件与处理液界面上产生的微电弧放电，在金属表面产生凹凸不平的微观造型，从而实现对金属表面的重构处理。中国专利101824640A所描述的就是该技术，该技术简便可行，生产成本低，生产效率高，节能环保，但该技术仅局限于通过改变金属工件的表面粗糙度和在工件表面形成凹凸不平的微观造型实现的金属表面重构，并不适用于对密封性及润滑性要求极高的活塞环-缸套摩擦副。因此，开发一种方法简便易控，设备投资小，生产效率高，节能环保的适用于高功率密度、高转速车用发动机活塞环的表面微造型加工技术，是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用液相等离子体弧光放电的活塞环表面微型储油腔加工方法，该方法可在不影响活塞环密封性能的情况下在活塞环表面加工出储油微腔，从而提高活塞环的储油性能，改善活塞环-缸套摩擦副的润滑状况。

为了实现以上技术目标，本发明采用的具体技术方案如下：

一种采用液相等离子体弧光放电的活塞环表面微型储油腔加工方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：配制处理液。本发明配制的处理液由甲酰胺和NH₄Cl溶液组成。

步骤二：工件预处理。用金相砂纸将待处理活塞环外圆面打磨至粒度为1500#，丙酮清洗并擦拭干净后，放入烘箱烘干备用。

步骤三：活塞环表面液相等离子体弧光放电加工。将预处理过的活塞环水平置入盛放处理液的不锈钢容器中，以待处理的活塞环为阴极、不锈钢容器为阳极，施加高频脉冲电压，在活塞环表面气膜被击穿后继续升高电压，直至活塞环于处理液界面形成弧光放电，使处理液中的活性原子被电离形成等离子体并包裹在活塞环表面，当弧光放电作用击穿等离子体膜层时产生的具有8000K以上高温的等离子体电浆在强电场作用下冲击活塞环表面并留下烧蚀痕迹，该烧蚀痕迹即为储油微腔，待弧光放电现象持续一段时间后关闭电源，取出活塞环，用丙酮清洗后烘干即可。