刘瑞，邓立君，苏道胜，林志雷

(1.滨州渤海活塞股份有限公司技术中心，山东 滨州 256600；2.滨州学院机电工程学院，山东 滨州 256600；3.滨州市正道机械制造有限公司，山东 滨州 256600)

环与环槽的相对运动会引起环槽表面的磨损。随着柴油机功率的增加，活塞承受的热负荷和机械负荷增加，导致一环槽磨损加重[1-3]。活塞第一环槽磨损导致活塞与活塞环间侧隙增大，使活塞环的密封性能下降。当环槽磨损到一定程度，会影响活塞的使用寿命[4]。

为减小第一环槽的磨损，防止出现开裂等失效，常对第一环槽使用环槽镶圈、改变活塞镶圈材料等强化措施[5-7]。但是有研究表明[8-9]，单独使用耐磨镶圈会降低活塞燃烧室的可靠性。镶圈活塞头部增加内冷油腔可以有效降低第一环槽的温度[10-14]，但内冷油腔的铸造工艺使得活塞的成本显著提高，而且随着柴油机压缩高度的减小，内冷油腔的位置对活塞燃烧室的可靠性产生很大影响[15-16]。因此，内冷油腔的使用对提高环槽的耐磨性有好处，但其效果受到位置限制。

随着柴油机的平均有效压力越来越大，活塞承受的负荷越来越高，耐磨镶圈已成为现代柴油机活塞上不可缺少的部分。为了在提高活塞第一环槽耐磨性的同时提高活塞的使用寿命，近年来，镶圈内冷一体活塞成为研究的热点。本研究对仅采用镶圈、同时采用镶圈和内冷以及采用镶圈内冷一体结构的活塞组件进行温度场分析、结构分析和疲劳分析。

1 试验材料及过程

1.1 试验材料

根据测温需求，硬度塞材料要有良好的淬透性，淬火后的硬度应≥65HRC，材料回火温度和硬度变化之间最好呈线性关系或者近似线性关系，另外材料的金相显微组织和化学成分要均匀。……