活塞环硬度、弯曲度、磨耗量及拉伸试验对策

摘要：活塞环是柴油发电机的重要零部件之一，其具体功能是封闭缸盖与活塞之间的空隙，确保燃烧室的密闭性，同时也有润滑油回流、冷却缸盖等重要作用。因此，柴油发电机活塞环的质量和性能对发电机的运转效率和寿命有着至关重要的危害。柴油发电机活塞环材料的选择是影响其性能的关键条件之一。目前运用较广泛的柴油发电机活塞环材料主要有铸铁、高合金铸铁、钢材、钛合金等，不一样的材料具有不一样的强度、硬度、磨耗性能等特点。

      硬度是柴油发电机活塞环材料的一项重要性能指标，直接体现了其抗磨性和耐用性。一般采用硬度测试仪进行测试，其中比较常载的手段包括布氏硬度测试、洛氏硬度测试、维氏硬度测试等。测试结果可以为柴油发电机活塞环材料的选择和应用供应参考。OYq柴油发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

      弯曲试验可以反映柴油发电机活塞环材料的强度和韧性，通常采用三点弯曲试验或四点弯曲试验进行。测试时需注意样品的尺寸和形状，测试流程中要保证加载速率恒定。通过测试结果，可以通晓材料的弯曲变形特点和断裂韧度，为柴油发电机活塞环的应用和改善提供依据。OYq康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

      柴油发电机活塞环运行时会受到磨损，因此损伤性能是影响其使用寿命的重要条件，也是材料力学性能测试的重点之一。测试磨损性能可以采用滚动磨损试验、高周疲劳试验、滑动磨损试验等对策。通过测试结果，可以知晓柴油发电机活塞环材料的损伤原理和磨损制度，有助于材料的改良和优化。OYq康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

      拉伸试验是领悟材料强度和延展性能的常用策略之一。测试时需要采用合适的试样尺寸和夹紧程序，保证加载速率均匀。通过测试结果，可以领悟柴油发电机活塞环材料的屈服强度、极限强度、延展性质等力学性能指标，以及材料的应力-应变曲线等信息。OYq柴油发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

（1）试样（特别是毛坯）应加工到成品高度及应有的表面粗糙度。OYq柴油发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

      对铸铁环一般小环（环直径小于70）的毛坯环高常为3mm，而成品高为≤1.5mm，部分服务站常对试样高度磨至大于1.5mm，有时达2mm多，这样使测出的硬度值往往高出0.5~1个单位。环样表面无法有粗车刀纹，其表面粗糙度应为Ra0.8μm，否则，测试结果会不准确。OYq柴油发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

      通常对钢质环维氏硬度试样表面粗糙度要求Ra0.4μm以下；钢质环成品的表面粗糙度要求在Ra0.2μm以下。OYq康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

（2）被测柴油发电机活塞环试样的基准面（环样的下侧面）在作业台上要稳实放置并保证试验中试样不发生位移，为此环样不能挠曲或部分架空，基准面无法有毛刺，此面与工作台面应清洗且无其它污物（氧化皮、油脂、灰尘等）。OYq柴油发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

（3）使压头与试样表面接触，垂直于试验面施加试验力，加力程序中不应有冲击和振动，直至将试验力施加至规定值。OYq柴油发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

      因为铸铁柴油发电机活塞环广泛使用HRB测量，其实际测量范围已超出其常规检测的25~100范围。测量维氏硬度时必须在要求的试验力范围内施加规定的试验力，其试验力从5~100kgf（约50~1000N）范围内变化，应根据要求进行选定。对氮化钢质柴油发电机活塞环，因为渗氮层很薄，一般用维氏硬度计（HV）进行测定时，购买试验力应根据渗氮层深度进行选择。OYq康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

      经过表面处理的钢质柴油发电机活塞环，毛坯通常购买维氏硬度5kgf（49.03N）试验力；成品钢质环选取小负载维氏硬度0.2kgf（1.961N）试验力。测量薄膜一般加载用HV0.1、HV1.0、HV0.050三种之一.OYq康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

      测试维氏硬度时，从加试验力开始至全部试验力施加完毕时间应在2~10s之间。对于小负载维氏硬度试验和显微维氏硬度试验，压实下降转速应不大于0.2mm/s，试验力保持为10~15s。对于特殊材料，试验力保持时间可以增长，但误差在±2s之内。OYq柴油发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

（4）整体铸铁油环不宜测量硬度值，因为油槽油孔的构造，引起不能准确测出硬度值。对于环高低于1.5mm的铸铁环，测定硬度的作业台面中心不能有凹坑，如有凹坑则测定时应添加一定刚度的垫片，将环样放置在垫片上测试（垫片应有较好的平行度，其表面粗糙度在Ra0.8μm以下），否则测量的硬度值会较低，可能低1~2个HRB单位，甚至环被压断。OYq康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

（5）布氏硬度超过350HB时，钢球的硬质合金球测得的结果，可能有明显不一样，因此测量位于350~450HB的布氏硬度应注明所用压头OYq柴油发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

（6）在整个试验期间，硬度计应防止受到冲击和振动。硬度计在受震状态，指针振动时不能测量硬度值；OYq康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

（7）拆洗硬度计或在维保硬度计加油后，应让硬度计运行多次后并经二级标准硬度试块测量，测得标块硬度值在±1个硬度单位范围内才可正式测定。通常每天上班测的第一点硬度值不能正式计数；更换压头（例如换钢珠）测试的前三点无法正式计数，往后测得的检测值才正式计数。OYq康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

（8）应定时（视压头的钢球或金刚石圆锥体的品质来定时间的长短），用二级标准硬度试块测试，如超出标块硬度值±1个硬度单位时，应调节或清洁硬度计。OYq康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

（9）选型的二级标准硬度试块的硬度值应尽量接近试样检测值，例如灰铸铁柴油发电机活塞环硬度值为98~108HRB，由于通常标块硬度小于100HRB，于是要选型90~95HRB硬度尽量高的标块（选取时应予注意；硬度大于100HRB的标块常常是假冒伪劣产品）。OYq康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

（10）压痕（指测试点）之间，压痕与工件边缘之间距离宜大于3mm。由于柴油发电机活塞环尺寸小，在径向厚度小于6mm时，检测点到环的内外圆不能保证大于3mm，此时测试点也应保证压痕之间，压痕与环开口端的距离不小于3mm。OYq康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

（11）加初载荷时，速度宜均匀，指针力求一次到位，如不到位也应控制在三小格之内；卸载荷速度不宜过快，速度要均匀，如卸载荷转速太快，硬度检测值可能会过高0.5~1个HRB单位。OYq康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

（12）当钢球（Φ1.588）品质不良时，会发生下列状况：一是钢球变形（变扁）；二是钢球接触环的检测面损伤较快，致使该接触面部分表面发暗无光泽。上述两种情况均使测量值升高，常可达1~3个HRB单位，如有此情形应立即更替钢球。13主载荷的加载速度太快或太慢时，可将缓冲器的油针适当的旋入或旋出加以调整。对于品质好的钢球，在操作一定期间后，宜将钢球转位（卸下重装，使钢球接触环的那个部位转换个位置）。OYq康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力

      综上所述，柴油发电机活塞环材料的力学性能测试和分析研究是增强发电机性能和寿命的重要举措，也是柴油发电机活塞环材料运用和改良的基础。在日常保养和保养中，建议定时检测柴油发电机活塞环磨损情况，及时更替损伤严重的柴油发电机活塞环，以保证发电机的运行效率和安全性。OYq柴油发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯动力