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活塞组基础知识教程 * 柳州发动机工厂 机加工车间缸体工段 2010.3.25 一、活塞组简介 活塞组是对活塞、活塞环（包括气环和油环）、活塞销的统称，是活塞式内燃机的重要组件，活塞组高效稳定的工作，保证了活塞式内燃机旺盛的生命力。 二、活塞组的结构 活塞组的基本组成如右图1示，其中活塞又由活塞顶部、活塞头部、活塞裙部组成，如右图2示，活塞顶部是承受气体压力的部分，活塞头部是第一道气环槽到活塞销孔以上的部分，活塞裙部是从油环槽下端面起到活塞最下端的部分。 图1、活塞组的基本组成图 图2、活塞的基本结构图 三、活塞组的作用 活塞组将气体燃烧的化学能通过活塞的往复直线运动，由连杆带动曲轴旋转，向外输出机械能。 其中，活塞顶部承受气体燃烧的压力；活塞环与活塞头部主要起密封和热传导的作用，气环与活塞环一起防止气缸内的高压气体下窜到曲轴箱，同时将很大一部分活塞顶部接收的热量传给气缸壁，油环将气缸壁上多余的机油刮回曲轴箱，防止机油上窜；活塞裙部主要起导向作用；活塞销负责将活塞受的力传递给连杆。 四、活塞组的工作条件和对活塞的性能要求 1、活塞组的工作条件 总的来讲，活塞组是在高压高温的条件下工作的。缸内的最高燃烧压力，在汽油机中达4-6MPa，自然吸气柴油机为6-9MPa，而高增压的柴油机可达15MPa甚至20MPa；与活塞顶面直接接触的燃气，最高温度可达2000℃左右，循环平均温度也在800℃左右， 活塞的最高温度可达300 ℃以上；另外由于活塞结构的不均匀，活塞的应力分布也不均匀，同时由于活塞在高速运动，所以有着很大的往复惯性力，因此对活塞组的性能提出了很高的要求。 2、活塞组的性能要求 （1）刚度和强度应足够大，传力可靠； （2）导热性能好，耐高压、高温、磨损； （3）质量较小，尽可能减少往复惯性力。 五、活塞组材料 1、活塞材料 中小功率高速内燃机最常用的是整体铸造的铝合金活塞，制造活塞的材料应有小的密度ρ、足够的高温强度σ、高的热导率λ、低的线胀系数α以及良好的摩擦性能。常用材料为硅铝合金，有关材料见下表： 活塞材料主要性能表 从表中可以看出，共晶硅铝合金具有满意的综合性能，工艺性良好，应用最为广泛。 活塞顶直接接触高温燃气，所以要有好的耐热性，通常采用氧化、喷涂等工艺提高其耐热性。如：可采用阳极氧化处理，生成厚0.05~0.1mm，硬度400HV的硬质氧化膜；可在顶面喷涂ZrO2陶瓷层；有些活塞开始使用高合金奥氏体铸铁护圈或用Al2O3+SiO2纤维、SiC或Al2O3颗粒强化的铝合金复合材料来强化环槽和燃烧室。 2、活塞环的材料 活塞环是内燃机中磨损最快的零件，因此适当选择材料和表面处理工艺相当重要。 活塞环一般由合金铸铁铸造，高强度环用球墨铸铁，经热处理以改善材料的热稳定性，少数活塞环用合金钢铸造。 活塞环的工作表面通常用各种镀层和涂层，以提高其耐磨性、 耐蚀性或改善磨合性，最常用的耐磨层为镀铬和喷钼。另外，所有的活塞环都要进行磷化、镀锡或氧化处理，以改善磨合性和防锈。 3、活塞销材料 活塞销用合金钢铸造，通常表面要具有60HRC以上的高硬度，以保证可靠性和耐久性。 六、活塞的加工工艺流程 粗车外圆及顶面——粗车顶面——精车止口及钻中心孔——粗镗销孔及卡环槽——钻有空——精车外圆环槽——精车顶面——铣燃烧室——精镗销孔——检测、活性清洗、镀锡，装配活塞环等