活塞环工艺
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活塞环工艺介绍
一、活塞环在发动机中的功能
作为高温高压工况下的运动件，随着活塞的往复运动，内燃机活塞环主要作 用表现为：防止燃烧室内高温高压气体下窜至曲轴箱、将活塞和燃烧室的热量 传导至汽缸壁、控制机油的消耗量以及在活塞换向时防止活塞头部敲缸（如图 一所示）；活塞环在随活塞做上下往复运动的同时，还会自身做周向运动以更 好地适应缸套及避免卡死在环槽中。 简明概括如下：
23、脱磁：脱磁机加工，控制剩磁在8高斯以下。 24、磷化：磷化生产线，目的是起防锈，防氧化等防护作用。 25、理环：手工按外圆色标一致理环；防止在加工过程中活塞环锥面方向不 一致。 26、激光打标：激光打标机；便于活塞环装配时方向的判别。 27、终检：专业人员对环高、径向厚度、闭口间隙等活塞环的全特性进行检 测，防止不合格品流至用户发动机中。 28、上油：上油专用瓶，防止锈蚀，便于保存。 29、包装：专用包装盒，便于保存和运输。
• 气体氮化
为了适应汽油无铅化的要求，出现了氮化处理工艺，它广泛应用于钢质气 环、钢质油环和钢带组合油环的刮片的表面处理。
气体氮化具有以下特点：
• 铬-陶瓷复合镀
为了提高活塞环的耐磨性、降低气缸套的磨损，出现了铬-陶瓷复合镀的表面处 理，又称（CKS36） 铬-陶复合镀具有以下特点： 铬-陶复合镀涂层结构：
谢 谢！
16、理环：将前面开口色标错开的活塞环，按照开口色标方向一致理齐。 17、去内圆毛刺：去内圆毛刺机加工，目的是消除修口工序产生的内圆开口棱 边的毛刺，以免活塞环装机后毛刺脱落而拉缸等危害的发生。 18、磷化：磷化生产线，目的是为确认珩磨后能很好的辨认外圆珩磨带是否断 带。 19、确认珩磨：采用珩磨机，同时使用3000#磨砂加机油珩磨；消除外圆毛刺， 同时发现内外仿形和成形车外圆工序加工后的缺陷环（外圆漏光），缩短 环塞环在发动机中的初期磨合时间。 20、理环：手工按照珩磨后的珩磨带方向一致理环；防止在加工过程中活塞环 锥面方向不一致。 21、喷色标：专用喷色标架和护罩，手工在活塞环外圆一定的位置喷一定宽度 和指定颜色的色标；目的是为激光打标作准备，防止逆锥（锥形大小端面 方向倒置）发生。 22、中间检查：专业人员检查；拣出外圆珩磨带不连续的活塞环。防止漏光或 不合格品流至成品或用户发动机中。
• PVD （物理气相沉积）技术
解决了活塞环在使用中的冒烟、串油、不耐磨等一系列问题，大大提高 了活塞环的综合机械性能和Baidu Nhomakorabea命。 基本原理：电场作用下Ar气体转化为Ar+，Ar+轰击N2形成N原子，同时被 轰击的Ti金属基体飞溅出Ti金属原子与N形成TiN化合物，TiN在电场作用 下飞溅至待沉积零件表面形成特殊沉积膜层，逐渐达到成膜的目的。TiN 由于其膜层硬度极高，耐磨。
活塞环加工工艺流程1
活塞环加工工艺流程2
镀铬铸铁环
举例说明： 举例说明：
下面以某发动机的第二道活塞环为例进行具体说明活塞环加工工艺
截面形状描述：
合金铸铁磷化矩形锥面
截面形状图
θ
工艺路线描述： 工艺路线描述：
毛坯铸造→双体磨削→割片→粗磨侧面→调质处理→粗磨侧面→校平→ 中磨侧面→精磨侧面→清洗脱脂→中间检查→内外仿形→切向扩口→修 口及去开口毛刺→精磨侧面→清洗脱脂→涂色标→理环→成形车外圆→ 理环→修口去开口毛刺→去内圆毛刺→磷化→精磨侧面→确认珩磨→清 洗脱脂→理环→喷色标→中间检查→脱磁→磷化→理环→激光打标→终 检→上油→包装
工艺参数设定标准： 工艺参数设定标准：活塞环加工目前国内大多数厂家都采用标准化
路线和工艺参数以降低成本和提高生产效率，减少前期规划时间，限于 行业保密在此不作详述。
• 按照上述发动机第二道活塞环工艺路线介绍加工设备和工序目的： 按照上述发动机第二道活塞环工艺路线介绍加工设备和工序目的： 发动机第二道活塞环工艺路线介绍加工设备和工序目的
9、内外仿形：采用内外仿形专用机床加工，是通过不同线形高精度凸轮经滚轮 机械传动带动镗杆上的车刀车削的方法，加工预先设定的椭圆形活塞环，然 后采用铣刀铣削开口得到粗加工的活塞环。 10、切向扩口：切向扩口专用机床，采用该设备将仿形后的开口增大为成品径 向厚度值的8-9倍值，目的是消除材料缺陷减少装机或工作断环。 11、修口及去开口毛刺：采用活塞环专用修口机通过CBN砂轮对活塞环两开口端 面进行磨削加工，目的是减少仿形开口机的加工偏差，同时消除后序的成形 车外圆装夹时的两侧开口端面抵头的现象，同时去掉开口外棱边的毛刺。 12、精磨侧面：采用高精度双端面活塞环专用磨床加工，目的是消除修口工序 的开口毛刺，同时减少环高间的环高偏差从而减少成形车外圆工序的成形加 工锥度或其它形状的偏差。 13、涂色标：手工开口单侧涂水性色标，目的是成形车外圆开口错开装夹。 14、理环：手工理环，按涂好开口色标的环错开理环，便于成形车外圆加工。 15、成形车外圆：目前国内活塞环生产厂家的成形车外圆车床型号很多，但其 目的是消除仿形加工的微小缺陷，使活塞环的外径接近工作时的直径；同时 采用硬质合金成型刀具或数控程序可以车削出不同的活塞环外圆形状，从而 使活塞环符合设计目的。
五、活塞环的表面处理工艺介绍
• 镀铬处理
活塞环工作时，在环槽内不断撞击摩擦，环侧面（如第一道气环）承受 高温和燃气的高冲击压力而引起的磨损，最终导致漏气、油耗增加、功 率下降，因此必须采取适当的防止措施，镀铬是措施之一。
• 等离子喷钼
随着发动机向高速、高负荷方向发展，摩擦热增加，发动机的进排气温 度升高、气缸套上油膜形成困难，这样镀铬环因润滑不良易产生拉缸和熔 着。喷钼是多孔组织的储油结构覆层，并且钼的熔点较高，即使在干摩擦 的状态下，仍能有效的工作，有很好的抗拉缸和抗熔着磨损能力。
1密封 图1.1（a)2热传导 图1.1（a) 3控制机油耗 图1.1（a) 4支撑活塞 图1.1 b
二、活塞环各部分的名称及代号
棱边、 棱边、内外表面和侧面的名称
三、活塞环常用材料
活塞环材料
四、活塞环加工工艺流程
随着材料及表面处理的不同,各种活塞环的加工工艺流程也不尽相同.以下简要 介绍一下最常见的两种活塞环─氮化钢环和镀铬铸铁环的工艺流程
• 特殊珩磨 （拉毛珩磨）技术
特殊珩磨技术是在活塞的外圆面加工出特殊网纹，起到储油、减磨、润 滑作用，使活塞环耐熔着磨损能力提高，从而大大提高使用寿命。
• 结束语： 以上为活塞环加工工艺的简单介绍，因个人 水平有限，可能存在许多问题和不足，恳请大 家能够指正，期望大家了解后能够起到抛砖引 玉的作用。
1、毛坯铸造：采用中频炉熔炼、环模型板型砂造型，然后浇注，目的是制 造出工艺设计的毛坯。 2、双体磨削：采用7675卧式磨床，消除铸造端面的缺陷。 3、割片：有几种方法：可以采用进口的活塞环双体割片专用机床，割片 后环高精度高、变形小，但单片成本高；也可以采用普通车床或仪表车床 车削，割片环高精度略差、变形稍大，但是单片成本低，目前多数厂家都 采用该种割片方法，目的是消除环高中间部位的铸造缺陷。 4、调质处理采用丰东热处理炉，按照不同的材质，采用不同的温度使得活 塞环被处理后得到合格的金相组织和硬度。 5、校平：采用压板装夹，校平专用炉，目的是减少毛坯及割片所造成的环 高方向的变形。 6、中磨侧面：采用7675卧式磨床或8102卧式磨床，除掉热处理后活塞环端 面的氧化或其它改变产生的物质。 7、精磨侧面：采用7875双端面专用磨床，使磨削后的环高接近成品环的环 高，消除前面磨削工序造成的环高偏差。 7、清洗脱脂：采用普通清洗脱脂机，去除油脂及污渍。 8、中间检查：专业人员检查，检查经磨削后产生的砂眼等缺陷。
一、活塞环在发动机中的功能
作为高温高压工况下的运动件，随着活塞的往复运动，内燃机活塞环主要作 用表现为：防止燃烧室内高温高压气体下窜至曲轴箱、将活塞和燃烧室的热量 传导至汽缸壁、控制机油的消耗量以及在活塞换向时防止活塞头部敲缸（如图 一所示）；活塞环在随活塞做上下往复运动的同时，还会自身做周向运动以更 好地适应缸套及避免卡死在环槽中。 简明概括如下：
23、脱磁：脱磁机加工，控制剩磁在8高斯以下。 24、磷化：磷化生产线，目的是起防锈，防氧化等防护作用。 25、理环：手工按外圆色标一致理环；防止在加工过程中活塞环锥面方向不 一致。 26、激光打标：激光打标机；便于活塞环装配时方向的判别。 27、终检：专业人员对环高、径向厚度、闭口间隙等活塞环的全特性进行检 测，防止不合格品流至用户发动机中。 28、上油：上油专用瓶，防止锈蚀，便于保存。 29、包装：专用包装盒，便于保存和运输。
• 气体氮化
为了适应汽油无铅化的要求，出现了氮化处理工艺，它广泛应用于钢质气 环、钢质油环和钢带组合油环的刮片的表面处理。
气体氮化具有以下特点：
• 铬-陶瓷复合镀
为了提高活塞环的耐磨性、降低气缸套的磨损，出现了铬-陶瓷复合镀的表面处 理，又称（CKS36） 铬-陶复合镀具有以下特点： 铬-陶复合镀涂层结构：
谢 谢！
16、理环：将前面开口色标错开的活塞环，按照开口色标方向一致理齐。 17、去内圆毛刺：去内圆毛刺机加工，目的是消除修口工序产生的内圆开口棱 边的毛刺，以免活塞环装机后毛刺脱落而拉缸等危害的发生。 18、磷化：磷化生产线，目的是为确认珩磨后能很好的辨认外圆珩磨带是否断 带。 19、确认珩磨：采用珩磨机，同时使用3000#磨砂加机油珩磨；消除外圆毛刺， 同时发现内外仿形和成形车外圆工序加工后的缺陷环（外圆漏光），缩短 环塞环在发动机中的初期磨合时间。 20、理环：手工按照珩磨后的珩磨带方向一致理环；防止在加工过程中活塞环 锥面方向不一致。 21、喷色标：专用喷色标架和护罩，手工在活塞环外圆一定的位置喷一定宽度 和指定颜色的色标；目的是为激光打标作准备，防止逆锥（锥形大小端面 方向倒置）发生。 22、中间检查：专业人员检查；拣出外圆珩磨带不连续的活塞环。防止漏光或 不合格品流至成品或用户发动机中。
• PVD （物理气相沉积）技术
解决了活塞环在使用中的冒烟、串油、不耐磨等一系列问题，大大提高 了活塞环的综合机械性能和Baidu Nhomakorabea命。 基本原理：电场作用下Ar气体转化为Ar+，Ar+轰击N2形成N原子，同时被 轰击的Ti金属基体飞溅出Ti金属原子与N形成TiN化合物，TiN在电场作用 下飞溅至待沉积零件表面形成特殊沉积膜层，逐渐达到成膜的目的。TiN 由于其膜层硬度极高，耐磨。
活塞环加工工艺流程1
活塞环加工工艺流程2
镀铬铸铁环
举例说明： 举例说明：
下面以某发动机的第二道活塞环为例进行具体说明活塞环加工工艺
截面形状描述：
合金铸铁磷化矩形锥面
截面形状图
θ
工艺路线描述： 工艺路线描述：
毛坯铸造→双体磨削→割片→粗磨侧面→调质处理→粗磨侧面→校平→ 中磨侧面→精磨侧面→清洗脱脂→中间检查→内外仿形→切向扩口→修 口及去开口毛刺→精磨侧面→清洗脱脂→涂色标→理环→成形车外圆→ 理环→修口去开口毛刺→去内圆毛刺→磷化→精磨侧面→确认珩磨→清 洗脱脂→理环→喷色标→中间检查→脱磁→磷化→理环→激光打标→终 检→上油→包装
工艺参数设定标准： 工艺参数设定标准：活塞环加工目前国内大多数厂家都采用标准化
路线和工艺参数以降低成本和提高生产效率，减少前期规划时间，限于 行业保密在此不作详述。
• 按照上述发动机第二道活塞环工艺路线介绍加工设备和工序目的： 按照上述发动机第二道活塞环工艺路线介绍加工设备和工序目的： 发动机第二道活塞环工艺路线介绍加工设备和工序目的
9、内外仿形：采用内外仿形专用机床加工，是通过不同线形高精度凸轮经滚轮 机械传动带动镗杆上的车刀车削的方法，加工预先设定的椭圆形活塞环，然 后采用铣刀铣削开口得到粗加工的活塞环。 10、切向扩口：切向扩口专用机床，采用该设备将仿形后的开口增大为成品径 向厚度值的8-9倍值，目的是消除材料缺陷减少装机或工作断环。 11、修口及去开口毛刺：采用活塞环专用修口机通过CBN砂轮对活塞环两开口端 面进行磨削加工，目的是减少仿形开口机的加工偏差，同时消除后序的成形 车外圆装夹时的两侧开口端面抵头的现象，同时去掉开口外棱边的毛刺。 12、精磨侧面：采用高精度双端面活塞环专用磨床加工，目的是消除修口工序 的开口毛刺，同时减少环高间的环高偏差从而减少成形车外圆工序的成形加 工锥度或其它形状的偏差。 13、涂色标：手工开口单侧涂水性色标，目的是成形车外圆开口错开装夹。 14、理环：手工理环，按涂好开口色标的环错开理环，便于成形车外圆加工。 15、成形车外圆：目前国内活塞环生产厂家的成形车外圆车床型号很多，但其 目的是消除仿形加工的微小缺陷，使活塞环的外径接近工作时的直径；同时 采用硬质合金成型刀具或数控程序可以车削出不同的活塞环外圆形状，从而 使活塞环符合设计目的。
五、活塞环的表面处理工艺介绍
• 镀铬处理
活塞环工作时，在环槽内不断撞击摩擦，环侧面（如第一道气环）承受 高温和燃气的高冲击压力而引起的磨损，最终导致漏气、油耗增加、功 率下降，因此必须采取适当的防止措施，镀铬是措施之一。
• 等离子喷钼
随着发动机向高速、高负荷方向发展，摩擦热增加，发动机的进排气温 度升高、气缸套上油膜形成困难，这样镀铬环因润滑不良易产生拉缸和熔 着。喷钼是多孔组织的储油结构覆层，并且钼的熔点较高，即使在干摩擦 的状态下，仍能有效的工作，有很好的抗拉缸和抗熔着磨损能力。
1密封 图1.1（a)2热传导 图1.1（a) 3控制机油耗 图1.1（a) 4支撑活塞 图1.1 b
二、活塞环各部分的名称及代号
棱边、 棱边、内外表面和侧面的名称
三、活塞环常用材料
活塞环材料
四、活塞环加工工艺流程
随着材料及表面处理的不同,各种活塞环的加工工艺流程也不尽相同.以下简要 介绍一下最常见的两种活塞环─氮化钢环和镀铬铸铁环的工艺流程
• 特殊珩磨 （拉毛珩磨）技术
特殊珩磨技术是在活塞的外圆面加工出特殊网纹，起到储油、减磨、润 滑作用，使活塞环耐熔着磨损能力提高，从而大大提高使用寿命。
• 结束语： 以上为活塞环加工工艺的简单介绍，因个人 水平有限，可能存在许多问题和不足，恳请大 家能够指正，期望大家了解后能够起到抛砖引 玉的作用。
1、毛坯铸造：采用中频炉熔炼、环模型板型砂造型，然后浇注，目的是制 造出工艺设计的毛坯。 2、双体磨削：采用7675卧式磨床，消除铸造端面的缺陷。 3、割片：有几种方法：可以采用进口的活塞环双体割片专用机床，割片 后环高精度高、变形小，但单片成本高；也可以采用普通车床或仪表车床 车削，割片环高精度略差、变形稍大，但是单片成本低，目前多数厂家都 采用该种割片方法，目的是消除环高中间部位的铸造缺陷。 4、调质处理采用丰东热处理炉，按照不同的材质，采用不同的温度使得活 塞环被处理后得到合格的金相组织和硬度。 5、校平：采用压板装夹，校平专用炉，目的是减少毛坯及割片所造成的环 高方向的变形。 6、中磨侧面：采用7675卧式磨床或8102卧式磨床，除掉热处理后活塞环端 面的氧化或其它改变产生的物质。 7、精磨侧面：采用7875双端面专用磨床，使磨削后的环高接近成品环的环 高，消除前面磨削工序造成的环高偏差。 7、清洗脱脂：采用普通清洗脱脂机，去除油脂及污渍。 8、中间检查：专业人员检查，检查经磨削后产生的砂眼等缺陷。