CN104028575B - 钢质整体异型控油环线材成型的加工工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢质整体异型控油环线材成型的制造方法，通过以下的技术方案实现：(1)选择圆钢丝原料；(2)轧制：将钢丝线材轧制成矩形断面形状；(3)退火：轧制后线材经退火、轧制、再退火；(4)异型线材轧制：将上述线材经过预成型、初成型和精成型各道工序，轧制成所需异型断面形状；(5)退火：预成型、初成型的异型线材分别经过退火、再轧制；(6)淬火回火：精成型异型线材经过淬火回火处理；(7)激光打孔：淬火回火后成型线材经过回油孔激光切割加工，得到整体异型控油环成型成品线材。本发明加工精度高，成本低，成品率高，产品形状、尺寸精度高、品质优良，能适用于制造内燃机活塞环控油环，以满足内燃机活塞环技术要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢质整体异型控油环线材成型的制造方法，这种钢质整体异型控油环线材适用于制造内燃机活塞环控油环，属于内燃机活塞环技术领域。
背景技术
内燃机活塞环钢质整体异型控油环所用线材，其断面形状复杂，要求尺寸精度高，目前仅有少数国外厂家可以生产出此类产品，价格昂贵，而国内厂家虽有厂家试制此类产品，但由于技术上存在各种困难，不仅形状精度、尺寸精度达不到要求，而且内在品质及性能方面不稳定，难以满足活塞环厂家的生产需求。
发明内容
本发明目的是克服现有技术存在的不足问题，提供一种高精度内燃机活塞环钢质整体异型控油环线材的制造方法，采用本发明所述的制造工艺，成本低，成品率高，产品形状精度、尺寸精度高，内在品质、性能优良，能适用于制造内燃机活塞环控油环，满足内燃机工作要求。
本发明是通过以下的技术方案实现的，一种高精度的内燃机活塞环整体异型控油环线材的制造方法，依次包括以下工序：
(1)选择钢丝：选取能满足内燃机活塞环工作要求的圆形钢丝线材原料；
(2)轧制工序：将圆形钢丝线材通过窄轧制设备，拉拔轧制成矩形断面形状；
(3)退火工序：轧制后的矩形断面形状的线材经过专用连续退火长炉退火后再进行轧制、退火，如此反复1-2次得到矩形断面形状线材；
(4)异型线材轧制工序：将矩形断面形状线材通过轧制设备，经过预成型、初成型和精成型各工序，拉拔轧制成所需异型控油环成型半成品线材；
(5)退火工序：轧制后的预成型、初成型的整体异型控油环线材分别经过连续专用退火长炉，退火后再进行拉拔轧制，再退火，如此反复2-4次得到异型断面形状成型半成品线材；
(6)淬火回火工序：精成型异型控油环线材经过专用连续淬火回火长炉，通过淬火回火处理，得到符合技术要求的成型半成品线材；
(7)激光打孔工序：淬火回火后的精成型钢质整体异型控油环成型线材经过专用激光切割机床，采用聚光腔体激光切割技术，对成型线材进行回油孔切割加工，得到符合技术要求的活塞环钢质异型控油环成型成品线材。
所述(1)选择钢丝：一是选用合适直径圆形钢丝，选取圆形钢丝截面积为异型成型成品线材截面积的1.2倍；二是选取优质合金弹簧钢或高铬不锈钢圆形钢丝作为基体材料，这两种钢质材料制作的活塞环钢质控油环经表面改性处理后，能满足内燃机活塞环工作要求和条件。
所述(2)工序将圆形钢丝线材通过二台串联排列的窄带轧机、三台串联排列的四辊拉模成型轧机和一台拉丝机，连续走线拉拔轧制成矩形断面形状。
所述(3)退火工序：轧制后的矩形断面形状线材连续走线经过专用连续退火长炉，退火后即出料自动排线卷绕成捆，退火后再进行轧制、退火，如此反复1-2次得矩形断面形状线材。
所述(4)异型线材轧制工序：将矩形断面形状线材通过三个串联排列的六向调整的四辊辊拉模成型轧机和一台拉丝机，经过预成型、初成型、精或型各工序拉拔轧制成异型控油环所需的断面形状；精制成型后的异型控油环成品线材尺寸要求达到：厚度H±0.015，宽度B±0.020。
所述(5)退火工序：将经过预成型、初成型轧制后的异型控油环半成品成型线材，每轧制后都要经过专用连续退火长炉进行退火处理，退火后再进行拉拔轧制、退火，如此经过2-4次的反复，得到异型控油环半成品成型线材。
所述(6)淬火回火工序：将精成型异型控油环线材经过专用连续淬火回火长炉，进行淬火回火处理。
所述(7)激光打孔工序：将经过淬火回火处理后的异型控油环线成型材经过专用激光切割机床，采用聚光腔体激光切割技术，进行回油孔切割加工，得到带回油孔的钢质整体异型控油环成型成品线材。
所述(2)至(7)，按其各工序规范处理后，各种成型半成品线材或成品线材均为连续走线出料后自动排线卷绕成捆。
所述轧制成型线材走线速度为15～25m/min，根据钢丝材料尺寸大小及设备承载能力而定。
所述退火、淬火、回火均在专用连续热处理长炉上进行，退火最后采用水冷处理，淬火采用油冷快冷处理，回火采用水冷快冷处理。
所述退火在专用连续退火长炉上进行，退火温度为930℃～680℃。
所述成型线材退火和淬火、回火走线速度为3～6m/min，根据钢丝材料尺寸大小而定。
所述淬火回火在专用连续淬火回火长炉上进行，淬火在专用连续淬火长炉上进行，淬火温度为950℃～1020℃，淬火采用油冷快冷后，即连续进入专用回火长炉，温度为695℃～480℃，回火采用水冷快冷后，其基体硬度：优质合金弹簧钢为HR30N65～72，不锈钢为HR30N54～60，淬火回火后成型线材的硬度波动保持在HR30N2个单位以内。
所述轧制设备：一为两个轧辊的窄带轧机，用以先将圆钢丝轧扁；二为六向调整四辊辊拉模成型轧机和拉丝机，其轧辊排布在上下左右四个方向上，通过拉丝机拉拔从四个方向同时挤压，使从线材达到成型目的。四个轧辊通过六个方向的调整，从而保证成型线材的精确尺寸和形状。
本发明采用六向调整轧辊从四个方向直接按所需断面形状通过拉丝机拉拔轧制，经轧制次数及轧制量的合理分配，能够保证形状精度和尺寸精度的要求；
本发明采用结构独特的钢丝专用连续淬火回火长炉，其独特的加热元件，智能化可控硅温度控制系统，以及连续抛光系统，实现了钢质整体异型控油环成型线材进行连续淬火回火，保证通条性一致，淬火温度达到1080℃，温度波动范围±1℃之内，实现钢丝的少无氧化加热，氧化脱碳深度不超过0.02mm，淬回火后钢丝的硬度波动保持在HR30N2个单位以内，金相为均匀的回火马氏体组织，而且产品形状精度高，质量优异，成本低，满足各种形状需求。
本发明采用专用激光切割机床，采用聚光腔体激光切割技术，对钢质整体异型控油环成型线材进行回油孔切割加工，热影响区域小，变形小，激光器件寿命长、日常维护方便，精度高、平整、美观，操作控制简单方便，且能在成型线材调质后进行加工。此方法加工的回油孔尺寸及形状精度高、不变形、无毛刺，可满足目前内燃机整体异型控油环产品所有的形状、种类的回油孔加工，产品质量优良。
附图说明
下面将结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明钢带整体异型控油环成型线材断面剖视图。
图2为本发明工艺流程图。
图3为本发明窄带轧机轧制立体示意图。
图4为本发明六向调整四辊辊拉模成型轧机的异型控油环成型线材轧制示意图。
图5为本发明六向调整四辊辊拉模成型轧机的异型控油环成型线材轧制立体示意图。
图4至图5中：1-上轧辊，2-右轧辊，3-下轧辊，4-左轧辊，5-控油环成型线材，A-表示轧辊上下调整方向，B-表示轧辊左右调整方向，C-表示下轧辊左右调整方向，D-表示左轧辊上下调整方向。
具体实施方式：
从图2本发明工艺流程图知道，这种钢质整体异型控油环成型线材的制造方法是：选取适用于内燃机活塞环工作条件的优质合金弹簧钢、或高铬不锈钢的合格圆形盘条钢丝，这种圆形钢丝截面积为异型成型成品线材截面积的1.2倍，首先经过串联排列的二台窄带轧机和三台四辊辊拉模线材成型轧机拉拔轧制成矩形截面形状(详见图3和图5所示)，然后经过退火处理，再经过三台可六方向调整的四辊辊拉模线材成型轧机拉拔轧制预轧制成异型截面形状(详见图4所示)，而后经过退火处理，再经过三台六向调整的辊拉模线材成型轧机拉拔轧制成初成型异型截面形状，如此反复2～3次后轧制成精成型异型控油环，经过淬火回火处理，最后将淬火回火后的精成型钢质整体异型控油环成型线材经过专用激光切割机床，采用聚光腔体激光切割技术，对其成型线材进行回油孔切割加工，得到符合技术要求的成品活塞环钢质异型控油环成型线材。
由于各种线材基体材料化学成分、线径不同，所采用退火以及淬火、回火温度技术参数、轧制以及热处理走线速度参数均不相同，为便于理解，结合实施具体实例进行详细叙述。
实施例1
加工一种(2.03±0.015)×(2.03±0.020)规格，6Cr13Mo高铬不锈钢作为基体材料的活塞环异型整体控油环线材，其加工方法为：
(1)选择钢丝：选择线径φ2.7毫米、材料为6Cr13Mo高铬不锈钢圆形钢丝；
(2)轧制工序：原线材线性走线通过二台窄带轧机和三台四辊辊拉模成型线材轧制设备，经拉丝机拉拔，同时在线材的上下左右四个面上连续轧制成矩形线材；
(3)退火工序：轧制后线材穿过专用退火长炉连续退火，退火温度930℃～680℃，退火后再进行轧制、退火，得到2.20×2.20矩形截面形状的成型线材；
(4)异型线材轧制工序：将矩形截面形状线材通过三台六向调整四辊辊拉模成型轧机和一台拉丝机，通过如图4至图5中上轧辊1、右轧辊2、下轧辊3、左轧辊4的各个方向的适当调整，连续拉拔轧制，分别形成预成型、初成型和精成型的活塞环异型控油环所需断面形状，出料即自动排线卷取收线；
(5)退火工序：将上述每一次轧制后的异型控油环成型线材，经过专用连续退火长炉进行退火，退火温度930℃～680℃，冷却采用水冷快冷；
退火后再进行轧制、退火、再轧制，如此反复2次得到厚度为2.03±0.015，宽度2.03±0.020异型控油环成型线材，轧制后即出料自动排线卷取收线；
(6)淬火回火工序：将轧制精成型异型控油环线材经过专用连续淬火回火长炉，通过淬火回火处理：淬火温度为950℃～1020℃，淬火油冷快冷后，即连续进入专用回火长炉，温度为695℃～480℃，回火水冷快冷后，即出料自动排线卷取收线，得到符合技术要求的成型线材；
(7)激光打孔工序：将轧制并经淬火回火后的异型控油环成型线材，经过专用激光切割机床，采用聚光腔体激光切割技术，对其成型线材进行回油孔切割加工，出料自动排线卷取收线，得到带回油孔的异型控油环成型线材产品。
所述线材轧制走线速度为20m/min。
所述退火和淬火、回火的走线速度为5.5m/min。
实施例2
加工一种(4.12±0.015)×(2.5±0.020)规格，54SiCrV6优质合金弹簧钢作为基体材料的活塞环整体异型控油环线材，其加工方法为：
(1)选择钢丝：选择直径为φ4.2毫米、材料为54SiCrV6优质合金弹簧钢圆形钢丝。
(2)轧制工序：原材料线材线性走线通过二台窄带轧机和三台四辊辊拉模成型线材轧制设备，通过拉丝机拉拔，同时在线材的上下左右四个面上进行连续轧制成矩形线材；
(3)退火工序：轧制后线材穿过专用退火长炉退火，退火温度930℃～680℃，退火后再进行轧制、退火，如此反复2次得到4.20×2.55矩形断面形状的成型线材；
(4)异型线材轧制工序：将矩形断面形状线材通过三台六向调整四辊辊拉模成型轧机和一台拉丝机，通过如图4至图5中上轧辊1、右轧辊2、下轧辊3、左轧辊4的各个方向的适当调整，连续拉拔轧制，分别形成预成型、初成型和精制成型的活塞环异型控油环所需断面形状，出料即自动排线卷取收线；
(5)退火工序：将上述每一次轧制后的异型控油环成型线材，经过专用连续退火长炉进行退火，退火温度930℃～680℃，冷却采用水冷快冷；
退火后再进行轧制、退火、再轧制，如此反复3次得到厚度为4.12±0.015，宽度2.5±0.020异型控油环成型线材，轧制后即出料自动排线卷取收线；
(6)淬火回火工序：将轧制精成型异型控油环线材经过专用连续淬火回火长炉，通过淬火回火处理：淬火温度为709℃～980℃，淬火采用油冷快冷后，即连续进入专用回火长炉，回火温度为523℃～520℃，回火采用水冷快冷后，即出料自动排线卷取收线，得到符合技术要求的成型线材；
(7)激光打孔工序：将轧制并经淬火回火后的异型控油环成型线材，经过专用激光切割机床，采用聚光腔体激光切割技术，对其成型线材进行回油孔切割加工，出料自动排线卷取收线，得到带回油孔的异型控油环成型线材产品。
所述线材轧制走线速度为19m/min。
所述线材退火和淬火回火的走线速度为5m/min。
Claims (4)
1.一种活塞环整体异型控油环线材成型的制造方法，其特征包括以下工序：
(1)选择圆形钢丝原料：一是合适直径圆形钢丝，选取圆形钢丝截面积为异型成型线材截面积的1.2倍；二是选取优质合金弹簧钢或高铬不锈钢圆形钢丝作为基体材料，这种钢质材料制作的活塞环钢质控油环经表面改性处理后，适用于内燃机活塞环工作要求和条件；
(2)轧制工序：将圆形线材钢丝通过窄带轧机、四辊辊拉模成型轧机和拉丝机，连续走线拉拔轧制成矩形截面形状；
(3)退火工序：轧制后的矩形截面线材经过专用退火长炉退火后即出料自动排线卷绕成捆，退火后再进行轧制、退火，如此反复1-2次得矩形截面形状线材；
(4)异型线材轧制工序：将矩形截面形状线材通过六向调整的四辊辊拉模线材成型轧机和拉丝机，经预成型、初成型拉拔轧制工序，得到活塞环异型控油环半成品成型线材；经精成型拉拔轧制，得到钢质异型控油环精成型线材，其厚度H±0.015，宽度B±0.020；
(5)退火工序：将轧制后的异型控油环半成品线材，经过专用连续退火长炉退火，轧制、退火、再轧制，如此2-4次的反复，退火在专用连续退火长炉上进行，退火温度为930℃～680℃；
(6)淬火回火工序：将精成型线材通过专用连续淬火回火长炉，进行淬火回火处理，淬火温度为950℃～1020℃，淬火采用油冷快冷后，即连续进入专用回火长炉，温度为695℃～480℃，回火采用水冷快冷后，其基体硬度：优质合金弹簧钢为HR30N65～72，不锈钢为HR30N54～60，淬火回火后成型线材的硬度波动保持在HR30N2个单位以内；
(7)激光打孔工序：将钢质整体异型控油环线成型线材进行回油孔激光切割加工，得到带孔的钢质整体异型控油环成型线材。
2.根据权利要求1所述的一种活塞环整体异型控油环线材成型的制造方法，其特征是：(4)异型线材轧制工序中六向调整的四辊辊拉模成型轧机，其上轧辊、下轧辊、右轧辊、左轧辊，分别进行上下左右调整，下轧辊还进行左右调整，左轧辊还进行上下调整。
3.根据权利要求1所述的一种活塞环整体异型控油环线材成型的制造方法，其特征是：(6)淬火回火工序中采用专用连续淬火回火长炉，淬火温度达到1080℃，温度波动范围±1℃之内，实现钢丝的少无氧化加热，氧化脱碳深度不超过0.02mm，淬回火后钢丝的硬度波动可保持在HR30N2个单位以内，金相为均匀的回火马氏体组织。
4.根据权利要求1所述的一种活塞环整体异型控油环线材成型的制造方法，其特征是：(7)激光打孔工序中采用聚光腔体激光切割技术，对其成型线材进行回油孔切割加工。
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