钢活塞的精密加工
- 发布时间：2012/12/3 16:19:21
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钢活塞市场额可达2亿美元。辉门公司预计：当今大约30%的钢活塞在针孔上都有衬套。但是从2012年往后，由于更高的负荷需求和成本考虑，所有重型的柴油发动机活塞都将免除衬套。其中有一项针对引擎生产厂商的设计，期望实现目前对更低二氧化碳排放的目标，即“更高的缸压峰值”。它要求每个零件（比如说钢活塞）的大小和形状都满足几微米的度。要想实现此等高度，需要不增加生产成本或限制产品可靠性的创新性解决方案。
电化学加工是一种“转向电镀”工艺：不是给表面添加了一层金属，而是腐蚀掉一层。
HPEEM工艺是一种高度控制的电腐蚀方法，移除了特定量的材料，地铸造了活塞针孔，提高了负荷转换能力和活塞的可靠性。辉门公司在密西根州安娜堡开发了此套HPEEM*生产技术开发装置，目前已在公司位于墨西哥普埃布拉州的活塞厂投入使用。
在墨西哥普埃布拉州，通过HPEEM非常精微、和成型的针孔，生产Monosteel活塞，允许通过一根连杆，无需衬套即可组装活塞。在此加工工艺下，可以获得特别紧密的针孔形状，使这种设计对OEM生产商来说，设计可靠，价格也可承受。而且，活塞能够获得不断增加的汽缸压力，同时保持强健的性能和耐用性——降低了引擎排放。
用传统方法生产这些零件，需要一个设计、安装和操作费用昂贵的加工中心，因为传统方法必须能够将切割工具在针孔中移动，以便根据需要的形状来成型。
HPEEM使用一种非接触的、形状特殊且在针孔中定位的电极。如果妥当地控制电压和电解质，就能使用电化学加工来腐蚀活塞针孔的钢表面。
对Monosteel针孔，HPEEM在电极和针孔表面之间有电解质流。在零件和电极之间，应用控制电压从针孔表面腐蚀材料。电解质流会冲洗掉移除后留存在于活塞孔中的材料。这样针孔就能到几微米。
横剖面图展示了HPEEM工艺，电极定位在一个Monosteel活塞的针孔中。
电解质流路以及成型表面都以橙色标注突出。
“此工艺简单地令人惊奇，”辉门（Federal-Mogul）动力系统能源单元的副总裁RainerJueckstock说：“通过大量使用盐水作为电解质以及电场作为加工助剂，我们已经开发了HPEEM来加工活塞针孔，可以加工得非常无误，可谓超越了任何传统加工质量-成本的衡量尺度。”
*生产研发总监WilliamZdeblick博士解释说：“无衬套Monosteel活塞要求钢对钢设计。分析和测量表明此项设计可行，更高精密度的外形需要放在活塞针孔上以便妥当地分布负荷。必须实现外形凹陷的一致度，并到几微米。任何加工目标的偏离，都可能导致高压集中的巨大风险。”
Zdeblick继续说到，“常规方法加工的无衬套钢活塞花费更多，因为对销控成型要求更高、更。HPEEM工艺允许Federal-Mogul（辉门）移除衬套，还能为客户提供可以满足耐用性需求的活塞，不像传统加工那样需要增加高昂的费用。”（end）