一种活塞群部的减摩结构及加工方法与流程

1.本发明涉及活塞群部加工技术领域，具体涉及一种活塞群部的减摩结构及加工方法。


背景技术：

2.活塞裙部是指活塞最后一道环槽以下的部分，它与汽缸壁接触引导活塞在汽缸内作往复运动，并承受汽缸壁给它的侧推力。在活塞运行过程中，通过对裙部表面实施表面处理来达到降低摩擦因子系数的能力。传统活塞群部表面处理方案是条痕+树脂、镜面化加工+树脂的方案，两者摩擦系数与拉缸性不能兼顾。条痕+树脂方案摩擦系数大，但耐久性良好，镜面化加工+树脂方案摩擦系数小，但耐久性低。
3.如现有技术中，公开号为cn107288774a的专利“一种裙部激光处理活塞及其处理方法”，该申请公开了减摩层表面具有大面积微小凹凸部的活塞在发动机缸内往复运动时，微小凹凸部表层覆盖有一层树脂层并填满润滑液起到减少摩擦的作用，能大幅度地改善铝合金发动机活塞的耐磨性能；但在实际应用过程中存在以下缺陷：减摩层位置的条痕槽使裙部具有一定的弹性，从而使活塞装配时与气缸间具有尽可能小的间隙，且在热态时又具有补偿作用，不致造成活塞在气缸中卡死，但减摩层位置的条痕槽具有热胀补偿性，容易随条痕槽的延展性而发生粘接层、辅减摩层、主减摩层和树脂表层挤压破坏脱落，挤压破损的杂质颗粒容易夹杂在活塞和气缸之间，增大摩擦系数，且容易造成活塞的镜化表面划伤，刚度降低，进而导致耐摩擦性能减弱，影响活塞的使用寿命。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种活塞群部的减摩结构，用于解决现有技术中因活塞热态工作情况下容易发生减摩层出现挤压破坏脱落的问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种活塞群部的减摩结构，包括：
7.条痕槽，沿群部面的圆周侧面上均布设置多个所述条痕槽；
8.加强层，沿所述群部面和所述条痕槽的轮廓表面上均匀喷涂设置；
9.摩擦层，均匀喷涂设置在所述加强层的表面上。
10.作为本发明进一步的方案：所述加强层为碳化钨合金涂层，且所述加强层的厚度为5-10μm。
11.作为本发明进一步的方案：位于所述条痕槽位置的所述加强层表面上均匀设有多个微槽部，及位于所述群部面向所述条痕槽过渡位置的所述加强层表面上均匀设有多个微槽部。
12.作为本发明进一步的方案：所述摩擦层为纳米陶瓷涂料层，且所述摩擦层的厚度为10-20μm。
13.作为本发明进一步的方案：所述摩擦层向所述条痕槽过渡位置打磨形成倒角部。
14.作为本发明进一步的方案：所述摩擦层表面上间隔设置有多个润滑条槽，所述润滑条槽与所述条痕槽相导通设置。
15.一种活塞群部的减摩结构加工方法，包括以下步骤：
16.s10、在群部面表面形成多个条痕槽，获得具有条痕槽的活塞；
17.s20、在群部面表面形成加强层，沿所述群部面和所述条痕槽的轮廓表面上均匀喷涂设置所述加强层，位于所述条痕槽位置的所述加强层表面上均匀形成多个微槽部，及位于所述群部面向所述条痕槽过渡位置的所述加强层表面上均匀形成多个微槽部，获得具有加强层的活塞；
18.s30、在群部面表面上形成摩擦层，沿所述加强层的轮廓表面上均匀喷涂设置所述摩擦层，所述摩擦层向所述条痕槽过渡位置打磨形成倒角部，且所述摩擦层表面上间隔设置有多个润滑条槽，所述润滑条槽与所述条痕槽相导通设置，获得摩擦层和加强层结合形成的活塞。
19.作为本发明进一步的方案：在步骤s20中，所述加强层为碳化钨合金涂层，所述加强层的喷涂处理温度为80℃-90℃，处理时间为20—40min。
20.作为本发明进一步的方案：在步骤s30中，所述摩擦层为纳米陶瓷涂料层，所述摩擦层的喷涂处理温度为150℃-200℃，处理时间为10—25min。
21.作为本发明进一步的方案：在步骤s30中，均匀喷涂所述摩擦层完成后，进行打磨处理，打磨后的所述摩擦层表面粗糙度为ra0.4-0.8um。
22.本发明的有益效果：
23.(1)本发明的活塞群部的减摩结构，群部面设置多个条痕槽，并在群部面上依次喷涂加强层和摩擦层，在设置的条痕槽起到减少摩擦的情况下，群部面上依次喷涂设置加强层和摩擦层，用于提高活塞的耐久性能，确保喷涂加强层和摩擦层的整体一致性，在条痕槽处于热态补偿作用下，不会造成加强层和摩擦层挤压破坏脱落，从而有助于延长活塞的使用寿命，解决了现有技术中因活塞热态工作情况下容易发生减摩层出现挤压破坏脱落的问题；
24.(2)本发明的活塞群部的减摩结构，群部面与摩擦层之间设置加强层，可以确保摩擦层与群部面之间的结合强度，设置的摩擦层以使群部面圆周侧面耐摩擦性一致，且可以提升群部面的耐磨性能；
25.(3)本发明的活塞群部的减摩结构，加强层为碳化钨合金涂层，具有良好的耐磨损性能，以提升摩擦层与群部面层的结合强度，摩擦层为纳米陶瓷涂料层，纳米陶瓷涂料层在活塞工作高温的环境下是具有非常好的耐高温隔热效果的，起到隔绝导热作用，减弱活塞在高温环境下受到的热膨胀作用，且对于活塞受燃气的化学腐蚀的环境下，纳米陶瓷涂料层具有耐酸碱性能，可以有效地进行防护作用，进一步提升活塞的耐久性；
26.(4)本发明的活塞群部的减摩结构加工方法，对群部面设置的条痕槽以及其表面耐摩擦特征进行优化，操作方便，条痕槽满足活塞与气缸之间可以达到降低摩擦效果，加强层和摩擦层连接稳定，且整体一致，可以满足活塞与气缸之间可以达到耐久使用效果。
附图说明
27.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
28.图1是本发明活塞群部的减摩结构的结构示意图；
29.图2是本发明活塞群部的减摩结构的加强层上间隔设置润滑条槽示意图；
30.图3是本发明活塞群部的减摩结构加工方法的流程图；
31.图4是本发明活塞群部的减摩结构加工方法的群部面上形成条痕槽示意图；
32.图5是本发明活塞群部的减摩结构加工方法的群部面表面形成加强层示意图；
33.图6是本发明活塞群部的减摩结构加工方法的加强层表面形成微槽部示意图；
34.图7是本发明活塞群部的减摩结构加工方法的群部面表面形成摩擦层示意图。
35.图中：100、群部面；200、条痕槽；300、加强层；301、微槽部；400、摩擦层；401、倒角部；402、润滑条槽。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；在本发明的描述中，“多个”“若干”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。
38.请参阅图1所示，本发明为一种活塞群部的减摩结构，包括条痕槽200、加强层300和摩擦层400，沿群部面100的圆周侧面上均布设置多个条痕槽200，沿群部面100和条痕槽200的轮廓表面上均匀喷涂设置，并在加强层300的表面上均匀喷涂设置摩擦层400，群部面100设置的多个条痕槽200用于起到降低群部面100表面的摩擦因子系数的作用，以实现活塞的群部面100与气缸内壁之间的减少摩擦效果，同时在活塞热态工作情况下，设置的条痕槽200用于补偿活塞的热膨胀作用，不致造成活塞在气缸中卡死。
39.在设置的条痕槽200起到减少摩擦的情况下，群部面100上依次喷涂设置加强层300和摩擦层400，用于提高活塞的耐久性能，群部面100与摩擦层400之间设置加强层300，可以确保摩擦层400与群部面100之间的结合强度，设置的摩擦层400以使群部面100圆周侧面耐摩擦性一致，且可以提升群部面100的耐磨性能；此外加强层300和摩擦层400均是沿群部面100和条痕槽200轮廓整体喷涂设置，确保喷涂加强层300和摩擦层400的整体一致性，在条痕槽200处于热态补偿作用下，不会造成加强层300和摩擦层400挤压破坏脱落，从而有助于延长活塞的使用寿命，解决了现有技术中因活塞热态工作情况下容易发生减摩层出现挤压破坏脱落的问题。
40.本具体实施方式中，加强层300为碳化钨合金涂层，且加强层300的厚度为5-10μm，碳化钨合金涂层的化学性质稳定，硬度可达到hv1100，涂层结合强度大于60mpa，具有良好的耐磨损性能，以提升摩擦层400与群部面100层的结合强度。
41.进一步的，位于条痕槽200位置的加强层300表面上均匀设有多个微槽部301，及位于群部面100向条痕槽200过渡位置的加强层300表面上均匀设有多个微槽部301，在后续喷
涂摩擦层400时，摩擦层400材料填充在微槽部301内，增强与加强层300之间的连接稳定性，从而减弱条痕槽200热胀补偿性的影响，保证了群部面100与条痕部过渡位置处的耐摩擦性能。
42.本具体实施方式中，摩擦层400为纳米陶瓷涂料层，且摩擦层400的厚度为10-20μm，纳米陶瓷涂料层是一种通过化学反应而形成耐高温陶瓷涂层的材料，纳米陶瓷涂料层在活塞工作高温的环境下是具有非常好的耐高温隔热效果的，起到隔绝导热作用，减弱活塞在高温环境下受到的热膨胀作用，且对于活塞受燃气的化学腐蚀的环境下，纳米陶瓷涂料层具有耐酸碱性能，可以有效地进行防护作用，进一步提升活塞的耐久性。
43.本具体实施方式中，摩擦层400向条痕槽200过渡位置打磨形成倒角部401，条痕槽200内为进一步减少摩擦效果，可以在条痕槽200内填充润滑油液，群部面100与条痕槽200过渡位置的摩擦层400打磨形成倒角部401，便于条痕槽200内润滑油液进入摩擦层400与气缸内壁之间的间隙内，从而减弱群部面100与条痕槽200过渡位置的磨损。
44.本具体实施方式中，如图2所示，摩擦层400表面上间隔设置有多个润滑条槽402，润滑条槽402的宽度可以为3-5μm，润滑条槽402与条痕槽200相导通设置，条痕槽200内为进一步减少摩擦效果，可以在条痕槽200内填充润滑油液，润滑油液可以向多个间隔的润滑条槽402内流入，从而进入摩擦层400与气缸内壁之间的间隙内，进一步减少活塞与气缸的摩擦力，可以大幅度地改善活塞的耐磨性能。
45.请参阅图3所示，本发明还提供一种活塞群部的减摩结构加工方法，包括以下步骤：
46.s10、如图4所示，在群部面100表面形成多个条痕槽200，获得具有条痕槽200的活塞，群部面100设置的多个条痕槽200用于起到降低群部面100表面的摩擦因子系数的作用，以实现活塞的群部面100与气缸内壁之间的减少摩擦效果，同时在活塞热态工作情况下，设置的条痕槽200用于补偿活塞的热膨胀作用，不致造成活塞在气缸中卡死。
47.s20、如图5所示，在群部面100表面形成加强层300，沿群部面100和条痕槽200的轮廓表面上均匀喷涂设置加强层300，加强层300优化群部面100的结构设计，可以确保摩擦层400与群部面100之间的结合强度；如图6所示，位于条痕槽200位置的加强层300表面上均匀形成多个微槽部301，及位于群部面100向条痕槽200过渡位置的加强层300表面上均匀形成多个微槽部301，获得具有加强层300的活塞，在后续喷涂摩擦层400时，摩擦层400材料填充在微槽部301内，增强与加强层300之间的连接稳定性，从而减弱条痕槽200热胀补偿性的影响，保证了群部面100与条痕部过渡位置处的耐摩擦性能。
48.本步骤中，加强层300为碳化钨合金涂层，加强层300的喷涂处理温度为80℃-90℃，处理时间为20—40min，碳化钨合金涂层的化学性质稳定，硬度可达到hv1100，涂层结合强度大于60mpa，具有良好的耐磨损性能，以提升摩擦层400与群部面100层的结合强度。
49.s30、如图7所示，在群部面100表面上形成摩擦层400，沿加强层300的轮廓表面上均匀喷涂设置摩擦层400，加强层300和摩擦层400均是沿群部面100和条痕槽200轮廓整体喷涂设置，确保喷涂加强层300和摩擦层400的整体一致性，在条痕槽200处于热态补偿作用下，不会造成加强层300和摩擦层400挤压破坏脱落，从而有助于延长活塞的使用寿命，解决了现有技术中因活塞热态工作情况下容易发生减摩层出现挤压破坏脱落的问题。
50.本步骤中，如图1和图2所示，摩擦层400向条痕槽200过渡位置打磨形成倒角部
401，且摩擦层400表面上间隔设置有多个润滑条槽402，润滑条槽402与条痕槽200相导通设置，获得摩擦层400和加强层300结合形成的活塞，条痕槽200内为进一步减少摩擦效果，可以在条痕槽200内填充润滑油液，群部面100与条痕槽200过渡位置的摩擦层400打磨形成倒角部401，便于条痕槽200内润滑油液进入摩擦层400与气缸内壁之间的间隙内，从而减弱群部面100与条痕槽200过渡位置的磨损；同时润滑油液可以向多个间隔的润滑条槽402内流入，从而进入摩擦层400与气缸内壁之间的间隙内，进一步减少活塞与气缸的摩擦力，可以大幅度地改善活塞的耐磨性能。
51.本步骤中，摩擦层400为纳米陶瓷涂料层，摩擦层400的喷涂处理温度为150℃-200℃，处理时间为10—25min，纳米陶瓷涂料层是一种通过化学反应而形成耐高温陶瓷涂层的材料，纳米陶瓷涂料层在活塞工作高温的环境下是具有非常好的耐高温隔热效果的，起到隔绝导热作用，减弱活塞在高温环境下受到的热膨胀作用，且对于活塞受燃气的化学腐蚀的环境下，纳米陶瓷涂料层具有耐酸碱性能，可以有效地进行防护作用，进一步提升活塞的耐久性。
52.本步骤中，均匀喷涂所述摩擦层400完成后，进行打磨处理，打磨后的所述摩擦层400表面粗糙度为ra0.4-0.8um，在活塞群部面100上设置的摩擦层400满足低摩擦表面粗糙度特征。
53.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.一种活塞群部的减摩结构，其特征在于，包括：条痕槽(200)，沿群部面(100)的圆周侧面上均布设置多个所述条痕槽(200)；加强层(300)，沿所述群部面(100)和所述条痕槽(200)的轮廓表面上均匀喷涂设置；摩擦层(400)，均匀喷涂设置在所述加强层(300)的表面上。2.根据权利要求1所述的一种活塞群部的减摩结构，其特征在于，所述加强层(300)为碳化钨合金涂层，且所述加强层(300)的厚度为5-10μm。3.根据权利要求2所述的一种活塞群部的减摩结构，其特征在于，位于所述条痕槽(200)位置的所述加强层(300)表面上均匀设有多个微槽部(301)，及位于所述群部面(100)向所述条痕槽(200)过渡位置的所述加强层(300)表面上均匀设有多个微槽部(301)。4.根据权利要求1所述的一种活塞群部的减摩结构，其特征在于，所述摩擦层(400)为纳米陶瓷涂料层，且所述摩擦层(400)的厚度为10-20μm。5.根据权利要求1所述的一种活塞群部的减摩结构，其特征在于，所述摩擦层(400)向所述条痕槽(200)过渡位置打磨形成倒角部(401)。6.根据权利要求1所述的一种活塞群部的减摩结构，其特征在于，所述摩擦层(400)表面上间隔设置有多个润滑条槽(402)，所述润滑条槽(402)与所述条痕槽(200)相导通设置。7.一种活塞群部的减摩结构加工方法，其特征在于，包括以下步骤：s10、在群部面(100)表面形成多个条痕槽(200)，获得具有条痕槽(200)的活塞；s20、在群部面(100)表面形成加强层(300)，沿所述群部面(100)和所述条痕槽(200)的轮廓表面上均匀喷涂设置所述加强层(300)，位于所述条痕槽(200)位置的所述加强层(300)表面上均匀形成多个微槽部(301)，及位于所述群部面(100)向所述条痕槽(200)过渡位置的所述加强层(300)表面上均匀形成多个微槽部(301)，获得具有加强层(300)的活塞；s30、在群部面(100)表面上形成摩擦层(400)，沿所述加强层(300)的轮廓表面上均匀喷涂设置所述摩擦层(400)，所述摩擦层(400)向所述条痕槽(200)过渡位置打磨形成倒角部(401)，且所述摩擦层(400)表面上间隔设置有多个润滑条槽(402)，所述润滑条槽(402)与所述条痕槽(200)相导通设置，获得摩擦层(400)和加强层(300)结合形成的活塞。8.根据权利要求7所述的一种活塞群部的减摩结构加工方法，其特征在于，在步骤s20中，所述加强层(300)为碳化钨合金涂层，所述加强层(300)的喷涂处理温度为80℃-90℃，处理时间为20—40min。9.根据权利要求7所述的一种活塞群部的减摩结构加工方法，其特征在于，在步骤s30中，所述摩擦层(400)为纳米陶瓷涂料层，所述摩擦层(400)的喷涂处理温度为150℃-200℃，处理时间为10—25min。10.根据权利要求7所述的一种活塞群部的减摩结构加工方法，其特征在于，在步骤s30中，均匀喷涂所述摩擦层(400)完成后，进行打磨处理，打磨后的所述摩擦层(400)表面粗糙度为ra0.4-0.8um。

技术总结
本发明公开了一种活塞群部的减摩结构，包括条痕槽、加强层和摩擦层，沿群部面的圆周侧面上均布设置多个条痕槽，沿群部面和条痕槽的轮廓表面上均匀喷涂设置，并在加强层的表面上均匀喷涂设置摩擦层，在设置的条痕槽起到减少摩擦的情况下，群部面上依次喷涂设置加强层和摩擦层，用于提高活塞的耐久性能，确保喷涂加强层和摩擦层的整体一致性，在条痕槽处于热态补偿作用下，不会造成加强层和摩擦层挤压破坏脱落，从而有助于延长活塞的使用寿命。从而有助于延长活塞的使用寿命。从而有助于延长活塞的使用寿命。


技术研发人员：胡涛 黄魏楼 王强
受保护的技术使用者：安庆雅德帝伯活塞有限公司
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/7/25