CN101235761A - 远洋船舶发动机气缸套及其气缸套材质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了远洋船舶发动机气缸套及其气缸套材质，该气缸套的特征是在气缸套的内表面(7)的上端位于燃烧室部位镶入式安装耐高温环(14)；该气缸套材质由以下组份重量百分比组成：C 2.9～3.1、Si 1.8～2.2、Mn 0.7～0.9、P 0.1～0.15、S 0.01～0.04、Mo 0.3～0.5、Cu 0.7～0.9、Ni 0.3～0.4、Cr 0.25～0.45、Sb 0.2～0.5、Ti 0.035～0.045、Fe 90.815～92.705。采用本发明的气缸套材质制造气缸套，改善了气缸套的机械性能和金相组织，增强了耐磨性，加大了储油性能，提高了发动机使用性能，延长了使用寿命，降低了能源消耗，尾气达标排放减少了污染保护了环境。
Description
技术领域
本发明涉及气缸套及其气缸套材质，具体涉及远洋船舶发动机气缸套及其气缸套材质。
背景技术
气缸套是发动机的心脏部件，其内表面与活塞顶部、活塞环、气缸盖底面一起构成了发动机的燃烧室，并引导活塞的往复直线运动。气缸内表面既是装配表面又是工作表面，
其加工质量的优劣直接影响到发动机的装配性能和使用性能。目前，国内远洋船舶发动机气缸套存在以下问题：①国内产业加工水平低，缸套内壁采用普通珩磨网纹，润滑和减摩效果较差，缸套使用寿命短，发动机能耗高，排放超标；
②发动机在工作时作功过程中燃烧室的工作温度达1000℃以上，熔炽磨损极易产生积碳，造成磨粒磨损，缸套产生的早磨缩短了缸套的使用寿命，严重加大了价格十分昂贵的远洋船舶发动机气缸套的维修费用；③现有远洋船舶发动机气缸套大多数以高磷铸铁、硼铸铁、钒钛铸铁、低合金铸铁等为材质，虽然在配方中也采用了一些合金元素，但材料的综合力学性能低，强度和硬度低，耐磨性能差，产品寿命短，难以满足远洋船舶发动机的需求；另一方面船用柴油机长时间在海洋环境中远行，零件易被穴蚀，要求气缸套耐穴蚀性能好、精度高、振动小，现有的气缸套材质尚不能完全满足要求。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种远洋船舶发动机气缸套及其气缸套材质，采用本发明的气缸套材质制造气缸套，改善气缸套的机械性能和金相组织，增强耐磨性，加大储油性能，提高发动机使用性能，延长使用寿命，降低能源消耗，尾气达标排放减少污染保护环境。
本发明的技术解决方案是：在气缸套的上端面与下端面之间的缸套外壁上依次有支承肩、上水套壁、上支承面、下水套壁、下支承面、下腰带和裙部，在临近气缸套上端面的外壁处设支承肩，在支承肩下方的气缸套外壁上间隔设上支承面和下支承面形成上水套壁和下水套壁，在下支承面的下方的气缸套外壁上设下腰带和裙部，裙部靠近气缸套的下端面，在气缸套的内表面上分布平台网纹，所述的平台网纹由小平台和深沟槽组成，其特征在于：在气缸套的内表面的上端位于燃烧室部位镶入式安装耐高温环。
本发明的远洋船舶发动机气缸套，在下腰带上设一组封水槽，封水槽内安装O型密封圈。
本发明的气缸套材质由以下组份重量百分比组成：C2.9～3.1、Si 1.8～2.2、Mn 0.7～0.9、P 0.1～0.15、S 0.01～0.04、Mo 0.3～0.5、Cu 0.7～0.9、Ni 0.3～0.4、Cr 0.25～0.45、Sb 0.2～0.5、Ti 0.035～0.045、Fe 90.815～92.705。
本发明的气缸套的合成方法是：首先合金按比例配料且熔炼；然后依传统工艺进行浇注、粗加工、精加工等工序。本发明具有以下优点：1、在该燃烧室部位镶入式安装耐高温环，可以克服熔炽磨损产生的积碳，延长气缸套使用寿命，增强了远洋船舶发动机的安全性；2、加入适量的Sb可明显减小石墨尺寸。因Sb具有阻碍碳原子扩散的功能，其石墨为均匀分布的细片状A型石墨。Sb熔化潜热较大，加入Sb时将会引起铁水微区温度起伏，温度起伏能够促使石墨核心增加。在液态时，Sb与Fe之间具有良好的润湿性，附着力很大。因此，Sb与Fe将形成FeSb2等金属间化合物。随着结晶温度的下降，Sb沿奥氏体-熔体界面优先聚集，从而促使石墨核心的生成。由于Sb与Fe的原子半径相差较大，是Fe的1.38倍，Sb要分布在Fe的近程有序结构中，会引起较大的畸变。所以Sb最有利的分布位置是在原子排列混乱的地方，即石墨的周围。由于Sb在石墨周围的富集，影响了界面前沿碳原子的扩散速度和在石墨上的沉积速度，从而阻碍石墨生长，形成较为均匀分布的A型细片状石墨。在气缸套材料成分中加入Sb元素有效的增强金相组织的致密性，显著地增强了机械性能，提高了硬度和抗拉强度，增强了耐磨性和抗穴蚀性能，延长了气缸套的使用寿命；3、运用先进的合金化技术，以高合金铸铁为缸套材料，改善材料的显微组织和表面状态，提高缸套材料的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性能；4、采用平台网纹技术，改善气缸套的内表面在运行过程中的润滑效果，提高缸套使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的平台网纹示意图。
图中：1.支承肩上端面，2.支承肩，3.支承肩下端面，4.上水套壁，5.上支承面，6.下水套壁，7.内表面，8.平台网纹，9.下支承面，10.下腰带，11.封水槽，12.O型密封圈，13.裙部，14.耐高温环，15.小平台，16.深沟槽。
具体实施方式
如图1、2所示，在气缸套的上端面与下端面之间的缸套外壁上依次有支承肩2、上水套壁4、上支承面5、下水套壁6、下支承面9、下腰带10和裙部13，在临近气缸套上端面的外壁处设支承肩2，在支承肩2下方的气缸套外壁上间隔设上支承面5和下支承面9形成上水套壁4和下水套壁6，在下支承面9的下方的气缸套外壁上设下腰带10和裙部13，裙部13靠近气缸套的下端面，在气缸套的内表面7上分布平台网纹8，所述的平台网纹8由小平台15和深沟槽16组成，其特征在于：在气缸套的内表面7的上端位于燃烧室部位镶入式安装耐高温环14。
本发明的远洋船舶发动机气缸套，在下腰带10上设一组封水槽11，封水槽11内安装O型密封圈12。
本发明的气缸套材质由以下组份重量百分比组成：C2.9～3.1、Si 1.8～2.2、Mn 0.7～0.9、P 0.1～0.15、S 0.01～0.04、Mo 0.3～0.5、Cu 0.7～0.9、Ni 0.3～0.4、Cr 0.25～0.45、Sb 0.2～0.5、Ti 0.035～0.045、Fe 90.815～92.705。
实例1：首先按重量百分比配料：C 2.9、Si 1.8、Mn 0.7、P 0.1、S 0.01、Mo 0.3、Cu 0.7、Ni 0.3、Cr 0.25、Sb 0.2、Ti 0.035、Fe 90.815；然后熔炼配料依传统工艺进行浇注粗加工等工序制得气缸套。该气缸套硬度340HB，抗拉强度270Mpa，A型石墨75％，石墨裸露率40％。
实例2：首先按重量百分比配料：C 3.0、Si 2.0、Mn 0.8、P 0.25、S 0.025、Mo 0.4、Cu 0.8、Ni 0.35、Cr 0.35、Sb 0.35、Ti 0.04、Fe 91.76；然后熔炼配料依传统工艺进行浇注粗加工等工序制得气缸套。该气缸套硬度260HB，抗拉强度280Mpa，A型石墨76％，石墨裸露率45％。
实例3：首先按重量百分比配料：C 3.1、Si 2.2、Mn 0.9、P 0.15、S 0.04、Mo 0.5、Cu 0.9、Ni 0.4、Cr 0.45、Sb 0.5、Ti 0.045、Fe 92.705；然后熔炼配料依传统工艺进行浇注粗加工等工序制得气缸套。该气缸套硬度270HB，抗拉强度290Mpa，A型石墨80％，石墨裸露率50％。
Claims (3)
1.远洋船舶发动机气缸套，在气缸套的上端面与下端面(3)之间的缸套外壁上依次有支承肩(2)、上水套壁(4)、上支承面(5)、下水套壁(6)、下支承面(9)、下腰带(10)和裙部(13)，在临近气缸套上端面的外壁处设支承肩(2)，在支承肩(2)下方的气缸套外壁上间隔设上支承面(5)和下支承面(9)形成上水套壁(4)和下水套壁(6)，在下支承面(9)的下方的气缸套外壁上设下腰带(10)和裙部(13)，裙部(13)靠近气缸套的下端面，在气缸套的内表面(7)上分布平台网纹(8)，所述的平台网纹(8)由小平台(15)和深沟槽(16)组成，其特征在于：在气缸套的内表面(7)的上端位于燃烧室部位镶入式安装耐高温环(14)。
2.根据权利要求1所述的远洋船舶发动机气缸套，其特征在于：在下腰带(10)上设一组封水槽(11)，封水槽(11)内安装O型密封圈(12)。
3.根据权利要求1所述的远洋船舶发动机气缸套材质，其特征在于该气缸套材质由以下组份重量百分比组成：C2.9～3.1、Si 1.8～2.2、Mn 0.7～0.9、P 0.1～0.15、S 0.01～0.04、Mo 0.3～0.5、Cu 0.7～0.9、Ni 0.3～0.4、Cr 0.25～0.45、Sb 0.2～0.5、Ti 0.025～0.045、Fe 90.815～92.705。
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