CN107747519A - 一种新型活塞及其制作方法 - Google Patents

一种新型活塞及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107747519A
CN107747519A CN201711017101.XA CN201711017101A CN107747519A CN 107747519 A CN107747519 A CN 107747519A CN 201711017101 A CN201711017101 A CN 201711017101A CN 107747519 A CN107747519 A CN 107747519A
Authority
CN
China
Prior art keywords
piston
novel
preparation
head
piston head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711017101.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN107747519B (zh
Inventor
顾伟
杨帆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nantong Leveling Macromolecule New Material Co Ltd
Original Assignee
Nantong Leveling Macromolecule New Material Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nantong Leveling Macromolecule New Material Co Ltd filed Critical Nantong Leveling Macromolecule New Material Co Ltd
Priority to CN201711017101.XA priority Critical patent/CN107747519B/zh
Publication of CN107747519A publication Critical patent/CN107747519A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107747519B publication Critical patent/CN107747519B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/0015—Multi-part pistons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/76—Measuring, controlling or regulating
    • B29C45/78—Measuring, controlling or regulating of temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/0084—Pistons  the pistons being constructed from specific materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2945/00—Indexing scheme relating to injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould
    • B29C2945/76—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2945/76494—Controlled parameter
    • B29C2945/76531—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2079/00—Use of polymers having nitrogen, with or without oxygen or carbon only, in the main chain, not provided for in groups B29K2061/00 - B29K2077/00, as moulding material
    • B29K2079/08—PI, i.e. polyimides or derivatives thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

本发明提供了一种新型活塞及其制作方法，其包括活塞本体和活塞头，所述活塞头嵌设于活塞本体的端部，所述活塞头的内侧轴向端面和外侧轴向端面上分别设有热塑性聚酰亚胺层和陶瓷涂层。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：1、该种活塞结构简单，没有活塞环，结构更加简单，性能更加可靠；2、本发明的活塞更轻，使得发动机的传动效率更高；3、本发明比活塞环结构更加耐磨，摩擦系数更低；寿命更长；4、本发明采用特种的改性的热塑性聚酰亚胺；在250℃以下，尺寸稳定，线性膨胀系数与铝合金保持一致。

Description

一种新型活塞及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种新型活塞及其制作方法，属于汽车及其他发动机活塞领域。
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，本发明提供一种新型活塞及其加工方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种新型活塞，其包括活塞本体和活塞头，所述活塞头嵌设于活塞本体的端部，所述活塞头的内侧轴向端面和外侧轴向端面上分别设有热塑性聚酰亚胺层和陶瓷涂层。
作为优选方案，所述活塞本体由热塑性聚酰亚胺注塑而成。
作为优选方案，所述活塞头的材料为纯铝。
一种如前述的新型活塞的制作方法，其包括如下步骤：
制作活塞头，并在所述活塞头的内侧轴向端面和外侧轴向端面上分别喷涂热塑性聚酰亚胺涂层和陶瓷涂层，得到嵌件；
将所述嵌件放入注塑模具中，向所述注塑模具内注塑热塑性聚酰亚胺树脂，得到毛坯；
去除所述毛坯的料头后，将毛坯的外径尺寸进行加工；
清理表面油污和飞边，得到所述新型活塞。
作为优选方案，所述活塞头的制作方法为车加工的方法。
作为优选方案，在所述热塑性聚酰亚胺树脂的注塑中，将嵌件加热至200～250℃，同时将注塑模具预热至200～250℃，热塑性聚酰亚胺料筒预热至400～500℃。
作为优选方案，所述热塑性聚酰亚胺树脂中还含有碳纤维和固体润滑剂，所述热塑性聚酰亚胺树脂、碳纤维和固体润滑剂的重量份数分别为：100份、15～30份和0～5份。
作为优选方案，所述固体润滑剂选自二硫化钼和聚四氟乙烯中的一种或两种。
本发明采用的改性的热塑性聚酰亚胺，为碳纤维与固体润滑剂和热塑性聚酰亚胺改性而成；该种材料在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；另外该材料具有很高的机械强度。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、该种活塞结构简单，没有活塞环，结构更加简单，性能更加可靠；
2、本发明的活塞更轻，使得发动机的传动效率更高；
3、本发明比活塞环结构更加耐磨，摩擦系数更低；寿命更长。
4、本发明采用特种的改性的热塑性聚酰亚胺；在250℃以下，尺寸稳定，线性膨胀系数与铝合金保持一致。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为传统活塞的结构示意图；
图2为本发明新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
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。
如图2～3所示，本发明提供一种新型活塞，包括活塞本体10和活塞头20，活塞头20嵌设于活塞本体10的端部，活塞头20的内侧轴向端面上设有热塑性聚酰亚胺层22，活塞头20的外侧轴向端面上设有陶瓷涂层21。
其中，活塞头20由纯铝材料通过车加工制成；活塞本体10为热塑性聚酰亚胺注塑成型。
本发明提供的热塑性聚酰亚胺活塞本体与金属活塞头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。
本发明中所选用的陶瓷涂料为北京志盛威华的ZS-911耐磨防水涂料。
实施例1
本实施例一种前述新型活塞的加工方法，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，形成活塞头；然后将活塞头进行表面喷射处理，以促进涂层的附着，在活塞头内侧轴向端面和外侧轴向端面上分别喷涂热塑性聚酰亚胺层22和陶瓷涂层21，制成嵌件；
其中，陶瓷涂层的喷涂是在常温下，采用粉末静电喷涂，然后在400℃下进行高温固化；
S2、将嵌件加热至200～250℃后放入预热至200～250℃的注塑模具中，同时，控制热塑性聚酰亚胺的料筒温度为400～500℃，向注塑模具中注塑热塑性聚酰亚胺，制成毛坯；
其中，热塑性聚酰亚胺由按重量份数计的如下组分组成：
热塑性聚酰亚胺树脂： 100份，
碳纤维： 30份。
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。
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。
实施例2
本实施例一种前述新型活塞的加工方法，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，形成活塞头；然后将活塞头进行表面喷射处理，以促进涂层的附着，在活塞头内侧轴向端面和外侧轴向端面上分别喷涂含有碳纤维和固体润滑剂的热塑性聚酰亚胺层22和陶瓷涂层21，制成嵌件；
其中，陶瓷涂层的喷涂是在常温下，采用粉末静电喷涂，然后在400℃下进行高温固化；
S2、将嵌件加热至200～250℃后放入预热至200～250℃的注塑模具中，同时，控制热塑性聚酰亚胺的料筒温度为400～500℃，向注塑模具中注塑含有碳纤维和固体润滑剂的热塑性聚酰亚胺，制成毛坯；
其中，热塑性聚酰亚胺由按重量份数计的如下组分组成：
热塑性聚酰亚胺树脂： 100份，
碳纤维： 15份，
二硫化钼： 5份。
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。
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。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种新型活塞，其特征在于，包括活塞本体和活塞头，所述活塞头嵌设于活塞本体的端部，所述活塞头的内侧轴向端面和外侧轴向端面上分别设有热塑性聚酰亚胺层和陶瓷涂层。
2.如权利要求1所述的新型活塞，其特征在于，所述活塞本体由热塑性聚酰亚胺注塑而成。
3.如权利要求1所述的新型活塞，其特征在于，所述活塞头的材料为纯铝。
4.一种如权利要求1～3中任意一项所述的新型活塞的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
制作活塞头，并在所述活塞头的内侧轴向端面和外侧轴向端面上分别喷涂热塑性聚酰亚胺涂层和陶瓷涂层，得到嵌件；
将所述嵌件放入注塑模具中，向所述注塑模具内注塑热塑性聚酰亚胺树脂，得到毛坯；
去除所述毛坯的料头后，将毛坯的外径尺寸进行加工；
清理表面油污和飞边，得到所述新型活塞。
5.如权利要求4所述的新型活塞的制作方法，其特征在于，所述活塞头的制作方法为车加工的方法。
6.如权利要求4所述的新型活塞的制作方法，其特征在于，在所述热塑性聚酰亚胺树脂的注塑中，将嵌件加热至200～250℃，同时将注塑模具预热至200～250℃，热塑性聚酰亚胺料筒预热至400～500℃。
7.如权利要求4或6所述的新型活塞的制作方法，其特征在于，所述热塑性聚酰亚胺树脂中还含有碳纤维和固体润滑剂，所述热塑性聚酰亚胺树脂、碳纤维和固体润滑剂的重量份数分别为：100份、15～30份和0～5份。
8.如权利要求7所述的新型活塞的制作方法，其特征在于，所述固体润滑剂选自二硫化钼和聚四氟乙烯中的一种或两种。
CN201711017101.XA 2017-10-26 2017-10-26 一种新型活塞及其制作方法 Active CN107747519B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711017101.XA CN107747519B (zh) 2017-10-26 2017-10-26 一种新型活塞及其制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711017101.XA CN107747519B (zh) 2017-10-26 2017-10-26 一种新型活塞及其制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107747519A true CN107747519A (zh) 2018-03-02
CN107747519B CN107747519B (zh) 2020-09-15

Family

ID=61252659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711017101.XA Active CN107747519B (zh) 2017-10-26 2017-10-26 一种新型活塞及其制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107747519B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107842438A (zh) * 2017-11-24 2018-03-27 无锡南理工新能源电动车科技发展有限公司 一种改进型活塞
CN107956591A (zh) * 2017-11-24 2018-04-24 无锡南理工新能源电动车科技发展有限公司 一种高性能活塞制造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3134770A1 (de) * 1981-09-02 1983-03-17 Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5300 Bonn Kolben fuer eine brennkraftkolbenmaschine, insbesondere fuer otto- und dieselmotoren
US5499572A (en) * 1993-08-26 1996-03-19 Cobble; Daniel L. Bi-tech piston
CN204591512U (zh) * 2015-02-16 2015-08-26 泰州市优力克机械制造有限公司 耐磨耐高温活塞
CN105102139A (zh) * 2013-03-15 2015-11-25 马勒国际有限公司 活塞装置用耐磨的抗磨涂层
CN106279687A (zh) * 2016-08-11 2017-01-04 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种结晶性热塑性共聚聚酰亚胺树脂及应用
US20170284334A1 (en) * 2016-04-05 2017-10-05 Federal-Mogul, LLC Piston with thermally insulating insert and method of construction thereof

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3134770A1 (de) * 1981-09-02 1983-03-17 Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5300 Bonn Kolben fuer eine brennkraftkolbenmaschine, insbesondere fuer otto- und dieselmotoren
US5499572A (en) * 1993-08-26 1996-03-19 Cobble; Daniel L. Bi-tech piston
CN105102139A (zh) * 2013-03-15 2015-11-25 马勒国际有限公司 活塞装置用耐磨的抗磨涂层
CN204591512U (zh) * 2015-02-16 2015-08-26 泰州市优力克机械制造有限公司 耐磨耐高温活塞
US20170284334A1 (en) * 2016-04-05 2017-10-05 Federal-Mogul, LLC Piston with thermally insulating insert and method of construction thereof
CN106279687A (zh) * 2016-08-11 2017-01-04 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种结晶性热塑性共聚聚酰亚胺树脂及应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107842438A (zh) * 2017-11-24 2018-03-27 无锡南理工新能源电动车科技发展有限公司 一种改进型活塞
CN107956591A (zh) * 2017-11-24 2018-04-24 无锡南理工新能源电动车科技发展有限公司 一种高性能活塞制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107747519B (zh) 2020-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1193375A (zh) 纤维增强陶瓷基复合材料内燃机气缸盖和气缸盖衬套
CN105086528B (zh) 一种粘结型固体润滑涂料及其制备方法
CN101936340B (zh) 纤维增强树脂基自润滑复合滑动轴承及其制造方法
CN107747519A (zh) 一种新型活塞及其制作方法
US9255545B2 (en) Piston skirt coating consisting of a low-friction running-in layer and a low-wear base layer
US20080163751A1 (en) Coated piston and coating method
US20100140880A1 (en) Piston ring
CN1957185A (zh) 高精度滑动轴承
CN102787933A (zh) 具有纳米合金涂层的气缸
CN102134444A (zh) 一种耐温隔热重防腐涂料
CN107760894B (zh) 一种铝基复合材料汽车制动盘的制备方法
CN1727456A (zh) 金属抗磨修复剂
CN109593306A (zh) 一种用于玻璃纤维涂覆集束装置ptfe材料及制备方法
CN1062940C (zh) 内燃机的活塞及其制造方法
CN110039260A (zh) 一种球笼式等速万向节精锻件的成型方法
CN212868342U (zh) 一种带有花键的滚珠丝杠用螺帽
CN1053020C (zh) 一种铝及铝合金表面的涂层制备方法
CN101225890A (zh) 耐高温耐腐蚀高强度石墨——碳复合材料阀门
CN104651655A (zh) 一种石墨增强铝基复合材料制备方法
CN104357839A (zh) 一种激光熔覆碳纤维与镍基合金复合材料涂层的制备方法
CN1027188C (zh) 改进汽缸套与曲轴箱间接合的方法
CN107868609A (zh) 一种轴瓦聚合物涂层及其制备工艺
CN107842438A (zh) 一种改进型活塞
CN107956591A (zh) 一种高性能活塞制造方法
CN208024449U (zh) 一种钛合金汽车进气管

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant