活塞发展方向.docx

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活塞发展方向

活塞发展和基本知识

序

近年来，由于发动机强化程度的不断提高，发动机的转速、平均有效压力和活塞平均速度都较以前有了大幅度的提高，因此发动机的热负荷和机械负荷都增加了。

而活塞由于在发动机中的重要作用，在设计和制造方面也有了很大的改变和提高。

活塞企业里的广大技术人员由于缺乏对活塞专业知识的了解，又苦于无这方面的专业书籍帮助自己提高，另外同行间的技术交流，目前由于种种原因越发困难。

因此，技术人员的业务提高，特别是在新技术、新工艺的应用上和实际问题的解决能力上，远远满足不了公司领导的发展要求和活塞市场的苛刻要求。

针对以上问题，本人汇集了多年来活塞方面的论文、论点、文章，结合自己的经验和国内其他优秀技术人员的技术，汇集编写了这本小册子，供同行参考学习，使大家在掌握活塞基础的学习路上少走弯路。

一．活塞在设计方面的改变

1．活塞高度

现在活塞的高度正在逐渐缩短，活塞直径许多已大于活塞高度；压缩高也不断缩短，活塞上的这些改变，缩短了机体和整机的高度，提高了机体和整机的刚性，减小了发动机体积、重量、金属消耗量和成本，而且减小了往复运动质量、惯性力和主轴承负荷。

另外，活塞高度缩短以后，活塞组重量也可减轻。

现在发动机各活塞组总重量一般占整机重量的1.2～3.0％。

2．活塞环数

近年来，为了减少摩擦功，提高机械效率，减小环区高度从而缩短活塞压缩高和总高度，活塞环数日趋减少。

从三十年代的5～6道环槽发展到现在的2～3道环槽。

研究发现，压缩环多于一道是没有必要的，因为一旦上道压缩环失效，其它的压缩环就不能密封燃烧室的气体，使之不漏入曲轴箱，也不能控制机油沿汽缸壁向上窜入燃烧室。

所以与其增加活塞环数，还不如采取措施提高活塞环的使用性能，用一道压缩环和两道油环槽来确保完成密封燃气和控制机油的作用。

3．火力岸

火力岸高度有适当加高的趋势，特别是燃烧室布置在活塞顶内的半分开式燃烧室柴油机。

为防止顶环积炭和胶粘，又要求第一环槽温度不能过高，为此，除采用环槽镶圈外，火力岸有放长的趋势，而且强化程度越高这种趋势越明显。

为了减少燃气对第一环槽的强烈加热，在柴油机活塞上，常在火力岸周边上车出螺旋形浅沟槽，利用迷宫降压原理减少燃气沿活塞与汽缸套间隙下窜。

4．活塞顶部

活塞顶厚一般趋向减薄。

主要受到承受燃烧压力和减小温度梯度这两个互相矛盾的因素所制约。

厚度过薄，承受机械载荷能力差，会引起机械变形；厚度太厚，则温度梯度过大，引起热应力和热变形过大。

所以活塞顶厚随发动机最高燃烧压力、缸径、是否有油冷、以及燃烧室形式而变。

活塞顶内壁采用热流型，即从活塞顶部到环区侧壁的过渡圆弧半径较大，有的还加支撑筋（一般为4条），目的是使活塞顶部热量能更流畅地传至环区和销座（支撑筋还有加强活塞刚度和强度的重要作用），从而减少第一道环及环槽的受热，提高活塞组关键部位的可靠性。

5．活塞销座

销座部位获得加强并适当放大活塞销直径，销座与环区的连接部位是应力集中的危险断面区。

现在内燃机铝合金活塞中应力最大的部位在销座，疲劳裂纹往往出现在销孔顶部，并沿着活塞销座的纵向平面延伸。

在该区域采用大圆弧过渡，旨在减少应力集中，也增加受力面积。

在强化机型中通常还用4根筋把活塞销座与活塞顶部直接连接起来，以直接传递一部分负荷，减轻上述危险部位的载荷。

活塞销直径有稍加放大的趋势，目的也是增加销与销座的承压面积。

缸径越大、发动机强化程度越高，活塞销直径与缸径之比也越大。

6．活塞型面

活塞型面对发动机性能和可靠性影响极大，因此在设计新发动机时确定活塞型面是一项重要的研究课题。

活塞型面对气缸壁的摩擦、由活塞敲击引起的噪声，以及环隙对冷油机中碳氢化合物的形成和对柴油机中空气利用和压缩比均有重要影响，直接影响发动机的性能。

活塞型面又与拉缸、擦伤以及裙部变形而引起机油耗增大和窜气量增大密切相关，直接影响发动机的可靠性。

活塞型面从最初的多段正圆柱逐渐演变到现在的环带多段正圆锥和渐变椭圆锥，裙部渐变桶面椭圆锥。

裙部形状一般为桶面-椭圆形。

桶的轴线与活塞轴线重合，垂直于轴线的活塞截面外周是椭圆形，短轴沿活塞销方向。

有些活塞裙部做成多级连续椭圆锥、多级连续特殊圆等。

桶面裙部的优点是均布机油、抗拉缸、防窜油、油膜承载能力大、减少摩擦功和摩损。

然而确定最佳型面是一个极其繁复的过程，需要反复进行各种试验，往往要花很长的时间。

传统的方法是通过对活塞温度场和刚度分析，使用有限元法并根据经验设计绘制出一个活塞型面，然后将所得到的试验样品装入发动机进行活塞磨痕试验，观察活塞和缸套上的磨痕。

经过逐次逼近，最终即可定出最佳活塞型面。

可是由于活塞的运动、各种有关因素引起的热变形，活塞还可能受到由缸盖螺钉拧紧力矩、冷却不均匀、气缸壁温度分布等引起的气缸壁变形的影响，以及各缸燃烧不均匀等影响，还有活塞本身的特性（如刚度、自动控制热膨胀活塞的膨胀率随活塞截面不同而变化）都使型面的确定增加了难度。

现在采用将复合材料涂在尺寸较小的试验活塞表面上，使活塞裙部与气缸壁间隙接近于零。

在发动机最大功率下进行磨痕试验。

试验后留下来的复合材料所确定的型面即作为最后的活塞型面。

用这种方法只需要作一次磨痕试验即可确定最佳活塞型面。

大大节省了研制时间，此外还可以从试验活塞磨损部位的磨痕定量分析磨损强度。

7．活塞裙部结构

活塞裙部既要承受连杆的侧向推力，又要保证活塞的良好导向，所以要有充分的承压面积以形成足够厚度的润滑油膜。

既不因间隙过大而发生敲缸，引起噪声和加速磨损也不因间隙过小而发生拉缸。

趋向是采用薄壁加筋，既减轻重量又保证具有足够刚度防止变形。

活塞裙部与汽缸壁表面的接触面积直接影响到发动机的摩擦损失。

然而接触面积小则油膜厚度也减小，当油膜厚度小于二个接触表面不平度的均方根值时就会发生边界润滑，导致摩擦功增大。

缩短活塞裙部可以减小接触面而降低摩擦功，但会增大活塞的晃动而造成裙顶和裙底的接触应力升高。

也恶化活塞的工作性能。

为了解决这些问题，英国AE集团的沃尔沃公司发展了一种在活塞裙顶和裙底加工出若干“凸台”，这种方法可以提高裙部的疲劳寿命，因为裙顶很高的侧推力所产生的弯矩比原来结构要低。

这种设计可以减少接触面积75％以上，在宽广的负荷和温度范围内保持接触面积和裙部刚性不变，并通过改善润滑而减小拉缸倾向，通过降低机械变形而提高疲劳寿命。

意大利都灵的包戈公司进一步发展了一种“X”型裙部活塞。

即在裙部推力侧每边上下各保留两条导向带，用筋与活塞销座和活塞顶相连接。

裙部面积减小到传统活塞的1／3，重量减轻20％以上，显着降低了发动机的摩擦损失，降低燃耗油2％，并可以提高输出功率。

8．防胀活塞

活塞各部位的不同工作温度和铝合金活塞与铸铁缸套膨胀特性的不同，造成了控制活塞裙部与缸套间隙的困难。

最有效的裙部形状也无法克服活塞与汽缸之间的不同膨胀率。

而且在发动机最大负荷下所确定的最小间隙在部分负荷下也会造成过大的间隙而产生敲缸噪声和机油耗增加。

为了控制活塞裙部的配缸间隙，使之既不太小而引起拉缸咬缸，又不太大而引起噪声和振动，在活塞裙部和销座之间对称地埋铸一对钢片，并将钢片沿着裙部周围适当延伸，钢片与周围的材料一起构成双金属片，受热膨胀时沿活塞销轴线垂直方向收缩。

这种活塞在环槽与裙部的过渡段不开隔热槽，热流可顺畅地传到裙部，所以第一道环槽区的温度比开槽活塞低，强度也比较高。

目前，铝合金活塞广泛采用裙部镶钢片或钢圈的方法来控制热膨胀。

9．活塞的冷却

发动机强化度的提高使活塞工作温度相应升高，顶环槽温度在220℃以上就可能产生积炭和结胶，引起活塞环粘结和拉缸；温度超过180℃，铝合金材料的强度很快下降，可能引起活塞顶支撑部和活塞销座轴承部分高负荷区损坏。

通常标定工况的平均有效压力超过1.034N／mm2，活塞就需要冷却。

现在的活塞经常采用铸入钢质冷却盘香管或用可溶性盐芯及电子束焊接制成整圈冷却腔。

10．活塞的几种失效模式：

1）活塞的磨损量超过允许值，会使功率、速度降低，油耗增加以致敲缸。

2）销孔中心与裙部椭圆中心的垂直度超差，使用中产生扭力矩使活塞变形，产生拉缸。

3）热稳定性差，由于长期在高温下工作，等于在继续时效和稳定化处理，活塞膨胀，

原有0.05mm的配缸间隙消失，导致咬缸。

4）头道环槽磨损，使活塞环失去弹性，无封闭作用。

总结以上所说，在活塞的设计方面，活塞型面和活塞销座的改变、活塞顶部的增厚、活塞高度的缩短等，正逐渐向“矮胖”方向发展

1）为了提高刚性，发动机的整个高度在缩短

变“矮”主要措施是缩短活塞裙部和减少环槽数，后者可使压缩高度减小

2）发动机本身在不断强化，所以活塞的性能必须相应增强

变“胖”主要是指各部分的壁厚都在不断增加，过渡圆角处的R也在增大

3）由于发动机的高转速化，活塞必须减轻重量，以减小惯性力

尽管壁厚在增大，活塞的整个重量却在不断减轻，这是由于整个活塞高度缩短所引起的重量降大于因壁厚增加引起的增重之故

由于活塞结构变“矮胖”，使活塞的表面积对于整个体积来说比例缩小了，所以不利于活塞的散热。

为保证活塞不被烧熔和正常润滑，除了在设计方面必须采取一些措施外，以减轻其热负荷；活塞在制造方面也必须有所改变和提高，如活塞的材料、铸造和机加工，以满足其对热负荷的要求。

另外，还通过对活塞进行一些表面处理来提高储油性，改善润滑条件。

二．活塞在制造方面的改变

1.活塞材料

活塞材料有“Y”合金（铝铜合金）、亚共晶铝硅合金、共晶铝硅合金、过共晶铝硅合金。

目前“Y”合金和亚共晶铝硅合金这两种材料已很少使用，主要是体积稳定性和耐磨性差。

现在应用最广泛的是共晶铝硅合金。

铝合金━为了满足各种工程的需要，铝中大都加入某些元素，以获得所需要的性能。

在国家标准中，铸造铝合金分为4类（采用的代号）

A．铸造铝━硅合金ZL1××B．铸造铝━铜合金ZL2××

C．铸造铝━镁合金ZL3××D．铸造铝━锌合金ZL4××

第一个字母“Z”代表铸造，第二个字母“L”代表铝合金，第一个数字“1；2；3；4”分别代表铝━硅；铝━铜；铝━镁；铝━锌，第二、三个数字是各合金的序列号，有时ZL后面还有字母“D”，它代表锭的意思。

如：

ZLD108━8号铸造铝硅合金锭

ZL302━2号铸造铝镁合金

制造活塞主要采用的材料是铸造铝硅合金，因此，我们必须了解铝硅合金的各种性能。

根据硅含量的不同，铝硅合金分为：

A）亚共晶铝硅合金：

含硅量低于10％

亚共晶由于含硅量较低，所以铸造中如果模具具有一定冷却速度的话，可省去变质处理工艺，同时，热处理也可省去固溶处理工艺，即直接时效即可。

该材料尽管铸造和热处理的成本低于其他材料，但由于亚共晶铝硅合金的热稳定性和耐磨性差，已不能满足现代活塞的发展要求，所以现已基本不用。

B）共晶铝硅合金：

含硅量在11％～14％

共晶铝硅合金常常用钠、锶、稀土等变质剂来细化合金组织，提高机械性能。

应用最广泛的是钠盐变质剂，钠盐在细化合金组织的同时，也增加了铝液的粘度、增加了铝液的吸气。

钠盐变质后，常温下机械性能提高很多，但高温下机械性能提高有限。

共晶材料采用钠、锶、稀土等变质剂变质后，得到的是亚共晶的组织，但采用磷变质后，可以得到过共晶的组织。

因为得到的是过共晶的组织，所以活塞的使用性能在各方面都得到提升。

共晶铝硅合金将以前的钠、锶、稀土等变质剂改变为磷变质后，是活塞材料中应用最广泛的。

C）过共晶铝硅合金：

含硅量在17％～23％

随着含硅量的增加，活塞的耐磨性、热稳定性等都得到提高，但为了细化初晶硅，达到活塞所需要求，使熔化（铝液熔炼温度的提高、变质剂的改变、精炼要求的提高、铝液浇铸温度的提高等）的铸造成本增加，另外随着活塞硬质点的增加，机加工过程中刀具的磨损也增加，由于综合成本过高，所以除了有特殊要求的产品外，一般不采用该材料。

硅在合金中的作用：

1）对铸造性能的影响

流动性：

随着含硅量的增加而提高；

气密性：

随着含硅量的增加而增大，在共晶成分时表现出最好的气密性；

体收缩和热裂性：

随着含硅量的增加而减小，在共晶成分时表现出最高的抗热裂性；

疏松：

亚共晶的凝固方式属于同时凝固，而共晶成分的铝硅合金凝固方式属于顺序凝固，（过共晶介于两者之间），因此表现出的疏松形式不同，亚共晶材料的疏松往往是“发白”或“凹陷”，而共晶材料的疏松是“孔洞”。

2）对机械性能和加工性能的影响

共晶成分中，共晶硅常以粗大的长条状或针状出现，严重地影响了合金的机械性能和加工性能，所以在熔化过程中，常常加入钠、锶、锑、稀土等变质剂，细化组织来提高合金的机械性能和加工性能。

在过共晶成分时，粗大的初晶硅是恶化机械性能和加工性能的主要因素，所以在熔化过程中，常常加入磷变质剂进行处理，来提高合金的机械性能和加工性能。

随着含硅量的增加，如果不进行变质处理，将会恶化机械性能和加工性能。

亚共晶铝硅合金由于含硅量较低，固不需要变质处理。

3）对耐磨性和阳极氧化处理的影响

随着含硅量的增加，耐磨性提高；

随着含硅量的增加，阳极氧化处理质量下降。

其它元素在合金中的作用：

铝硅合金中除了添加硅外，还添加了铜、镁、镍、锰、钛等元素，各元素在合金中的作用：

铜的加入，使合金的高温性能提高，但合金的耐腐蚀性能降低。

当含铜量／含镁量≧2时，使合金可经热处理固熔强化。

镁的加入，使合金可经热处理强化，但少量的镁起不到强化作用，而过量的镁使合金的延伸率下降。

镍的加入，提高合金的耐热性和降低形成针孔的倾向。

锰的加入，可以消除铁的有害作用，另外也能提高合金的耐热性。

钛和硼的加入，能细化晶粒，改善流动性，但易形成高熔点难熔金属间化合物的沉淀。

铍的加入，（25～40PPm）能优先氧化，提高了铝液表面氧化膜的致密度，有效防止铝液的氧化和吸气。

钒的加入，（400～500PPm）能抑制自然时效现象和提高抗应力腐蚀性能。

合金中的铁、钙、硫、钠等都属于杂质元素。

新金属料的主要杂质

铝-----银白色；硅和铁铜-----紫红色；铋、锑和砷

镁-----银白色；硅和铁、其他碱金属硅-----深棕色；铁、钙和铝

锰-----银白色；硅、磷、铜和铁镍-----灰白色；铈、硫和碳

其他材料

从材料方面来看，尽管采用了热膨胀系数比较低的铝硅合金，但是，由于铝硅合金的主要成分是铝，所以其耐热强度有一定限度，因此在考虑活塞材料结构时，大致可根据活塞单位面积的功率大小来选择：

活塞单位面积的功率<0.33马力／CM2时，一般用整体式铝硅合金，喷嘴喷油冷却；活塞单位面积的功率<0.42马力／CM2时，还是用整体式，但头部设置冷却油道；功率再大的活塞一般采用组合式，即头部用钢或球墨铸铁，裙部用铝硅合金；或者整体用铸铁活塞。

主要活塞材料特点

A．铸造铝硅合金活塞

铝硅合金的优点是密度小，可大大减少活塞的质量及往复运动的惯性力，因此铝硅合金活塞常常应用于中、小缸径的中、高速内燃机上，尤其以汽车发动机中居多。

在同样强度的情况下，它比钢铁材料轻许多。

因此，采用铝硅合金制作的活塞工作过程中产生的惯性小，对高速内燃机的减振和降低内燃机的比质量有着重要的意义。

此外，质量较低的铝硅合金活塞运动时，对缸壁的侧压力和冲击力也较小，这样可以减小活塞组与缸壁以及活塞销的摩擦力，并降低它们的磨损量。

铝硅合金的另外一个优点是导热性好，工作时，活塞表面温度比铸铁的低，而且活塞顶部的积炭也较少。

B．铸铁活塞

现代内燃机尤其是柴油机，为了大幅度地提高其热效率，增压程度不断地提高，这使得气缸内部的热负荷明显增大。

这使铝硅合金活塞本身所固有的热强度不高、线膨胀系数较大的缺点越来越突出，铝硅合金活塞在柴油机上的使用范围受到明显的限制。

为此，在一些大负荷的柴油机上，开始采用热强度和耐磨性较高而线膨胀系数较低的铸铁活塞。

铸铁的密度约为铝硅合金的3倍。

与铝硅合金相比，它有较低的热膨胀系数及较高的高温力学性能。

活塞重量的增加至少可以部分补偿为铸铁活塞显着提高的热强度，热强度的提高可以容许更小的截面积。

通常，铸造活塞用的铸铁，其金属基体以珠光体为宜。

其中，所含的石墨以片状、点状和球状分布均可。

另外，在铸造状态下，其显微组织中可能具有奥氏体或贝氏体。

对内燃机用的活塞铸铁，除上述要求外，还应具有晶粒度的稳定性以及抗热裂纹和腐蚀----疲劳损伤的性能。

C．铸钢活塞

铸钢的机械强度高，耐热性、耐腐蚀性以及耐磨性均优于铝硅合金和铸铁，具有高的弹性模量，优良而稳定的高温性能和比较低的线膨胀系数等优点，但缺点是密度大、加工麻烦、成本高，对缸套的磨损严重。

为使活塞质量更轻，通常将钢制活塞的结构设计的十分复杂，活塞体断面很薄。

由于省去了大量的材料，整个活塞的质量比目前镶嵌耐热奥氏体铸铁环槽的铝硅合金活塞约轻30％，具有实际应用价值。

制造工艺上，需要设计好铸造工艺，以使得活塞体中较薄的截面都能准确铸成且成品率较高，同时变形小。

总之，活塞材料应满足以下几点要求：

（1）密度较小，以降低活塞的往复惯性力；

（2）较小的热膨胀系数，以减小活塞与气缸壁的间隙，保证热车时不拉缸，冷车时活塞不敲击气缸壁

（3）既有较小的从燃气吸热的能力，又有较大的热传导系数，以减低活塞顶部和环区的温度；

（4）耐热性高，在高温下材料有足够的机械强度；

（5）良好的减摩性能与耐磨耐腐蚀性能；

（6）价廉，工艺性能良好。

2．活塞铸造

活塞毛坯成形方法，不外乎以下几种：

重力金属模铸造、压力铸造（低压铸造和液态模锻）、半锻造法、热挤压成形法。

重力金属模铸造至今仍是发动机活塞的主要成形方法。

但国外一些活塞制造专家认为，高压铸造即液态模锻是今后的发展方向。

其理由是在液态或半液态条件下施加压力（700～1200Kg／cm2），使铝液快速凝固，从而得到细密的金属组织，改善活塞的机械性能，另外毛坯质量比较稳定，能有效地克服普通铸造中常出现的气孔和补缩不够引起的缩松，且加工余量小。

现在，一些形状简单，特别是内腔比较简单的活塞，如空压机和重载用途类的活塞，常常采用压力铸造来完成。

1）手工金属模重力浇铸

所有动作全部靠人工完成，上抽芯，底板通水（冲水）冷却，模芯和销子人工淬水冷却。

它的优点是成本低、上马快，适合小批量、多品种、产品壁厚差小、薄壁活塞铸件。

缺点是宏观组织不稳定（特别是销座壁厚处）、浇冒口和铸件比大（燃料、铝耗增加）、操作工劳动强度大、产品质量受人为因素影响大、铸件尺寸精度和一致性差等。

2）半自动浇铸机

除了浇铸、取件、按钮、放过滤网是人工外，其余都由浇铸机自动完成。

由于采用了下抽芯，外模、模芯、销子、顶模均可按照凝固要求进行冷却，所以铸件质量（合格率）和生产效率大大提高。

它的优点是适合大批量、少品种的生产、铸件质量稳定、浇冒口和铸件比小、操作工劳动强度小。

缺点是一次性在设备、模具和辅助设备上的投入较大，需挖地坑或搭操作平台、设备模具的维修力量需加强。

上抽芯半自动浇铸机也有，可省去挖地坑或搭操作平台，设备也简单，但宏观、金相组织不如下抽芯浇铸机。

3）全自动浇铸机

一开始的全自动浇铸机概念是浇铸、取件、开合模不需人工完成，而现在的全自动浇铸机增加了设备的倾斜、放置过滤网、镶圈的渗铝和放置、钢片的预热和放置、铸态淬火、去浇道等全部由浇铸机和机械手自动完成。

浇铸机械手也从以前的浇铸一模一腔，发展到现在的四模八腔，生产效率大为提高。

3．活塞热处理

热处理能提高活塞的强度，消除铸造、机加工引起的内应力，改善体积稳定性，是保证必要的机加工性能的重要的工艺措施之一。

活塞热处理有两个过程：

时效处理和淬火处理（固溶），淬火处理又可以分为铸态淬火和人工淬火两种。

不管什么材料或活塞，时效处理都是必须的，淬火处理可根据材料来定。

一般亚共晶铝硅合金材料单时效处理即可，共晶和过共晶铝硅合金材料必须淬火加时效处理。

淬火处理采用铸态淬火还是人工淬火，第一要满足活塞图纸的机械性能要求，第二根据材料中的其他元素含量，特别是镁和铜的含量来定，第三根据活塞的形状来定。

铸态淬火就是利用铸件的余热来进行淬火；人工淬火是将铸件通过加热并保温一段时间后进行淬火。

从两种方法上我们能明显看出，铸态淬火比人工淬火不管是人力还是物力上都要节省很多，所以现在大多企业都在使用该工艺。

但由于很多公司对此技术了解不够全面，因此也产生了一些其他问题。

活塞用铝硅合金中的主要强化相是Mg2Si、CuAl2、Al3Ni，由于金属模浇铸的凝固速度较快，特别是亚共晶铝硅合金凝固速度更快，因此CuAl2相很难形成；第二除了ZL109合金外，其余合金中不含镍，因此强化相只剩下Mg2Si，所以亚共晶合金的活塞单时效处理即可，不需要淬火处理。

随着含硅量和含铜量的增加，凝固速度发生了变化（同时凝固变为顺序凝固），组织中除了Mg2Si外，还产生了少量的CuAl2，ZL109合金还产生了Al3Ni强化相，所以单一的时效处理强化作用不完全，必须要淬火处理。

采用铸态淬火还是人工淬火，可根据材料中的含铜量／含镁量的比值来定，≦2.0时，可以采用铸态淬火；≧2.1时，必须采用人工淬火。

活塞热处理（不管是淬火处理还是时效处理）的工艺制定，无非是制定以下三个参数：

A加热温度B保温时间C冷却方式。

加热温度的提高可以缩短保温时间和提高活塞的使用性能，但高温会造成活塞铸件表面的氧化和影响活塞的外观质量；加热温度低，保温时间就必须延长，势必影响设备的利用率和生产节拍并影响到活塞的使用性能。

活塞淬火处理温度一般在480～510℃，保温时间在1～4小时，时效处理温度一般在170～230℃，保温时间在5～12小时。

在没有特殊要求时，我建议淬火处理温度490～500℃，保温时间1.5小时，水温60～70℃，时效处理温度215℃，保温时间5～6小时，该工艺能基本保证活塞的加工性能和使用性能。

当图纸或用户有特殊要求时，我们可对工艺进行适当调整，如对活塞不加工面要求高时（不希望发黑），淬火处理温度采用490℃；对硬度HB要求高一点时，可以把时效处理温度降低一些；如对体积稳定性要求高时，可以把时效处理保温时间延长一些等，总之产品不同、要求不同、材料不同、用户不同，所以制定工艺要灵活，要有针对性。

要达到热处理效果，除了要有合适的工艺外，热处理炉也很关键。

不管是哪种炉子形式，炉内各点的加热温度必须均匀，保证热空气循环畅通，否则同炉活塞的机械性能就会各不相同，在活塞的硬度值上能明显反映出来。

对于一些特殊产品的活塞，必须采用特殊的热处理工艺来解决。

比如镶圈活塞，如果也采用常规淬火处理，就会影响镶圈与活塞本体的粘结力和粘结率。

因此对于镶圈活塞而言，不管是采用铸态淬火还是人工淬火，淬火部位只能是止口到销孔中心，不然就采用强制风冷，绝对不允许将整个铸件放入水中。

4．活塞机加工

外圆以车代磨、硬靠模到软靠模、销孔从圆柱到喇叭口到椭圆形、外圆型线的变化、

在考虑活塞工作膨胀情况时，一般是分别研究其纵向轮廓与椭圆形的横截面轮廓的变化。

为了便于热传递，纵向轮廓最好是按对数线段连接。

但在以前加工技术跟不上的时期，一般以斜线段来代替。

现在，曲线加工技术已被大家所掌握，可以加工出非常复杂的、有利于防止活塞摇头及机械变形的曲线。

另一方面，对椭圆形的横截面轮廓形状也提出了新的要求，即希望它在活塞轴向不同位置的形状也不同，要求它从以前的直线性变化的椭圆发展到渐变的椭圆。

为了使活塞与缸套更完全地接触，现在将活塞设计成弹性体，允许它有一定的弹性变形。

活塞的椭圆加工用简单的椭圆已不能满足，因此，出现了椭圆上再叠加椭圆的所谓双椭圆形状。

活塞外形轮廓的改进，最终目的是为了使它在工作时能与气缸滑动面更完全接触。

能防止活塞的偏磨、局部拉毛现象，但却引起接触面润滑困难。

因此，为了保持和提高接触面的储油性，把表面光洁度降低，另外，用表面处理的方法来弥补。

5．活塞表面处理

活塞的表面处理按其部位可分为活塞顶部、裙部外圆