CN101769211B - 气缸衬套以及制造该气缸衬套的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气缸衬套以及制造该气缸衬套的方法。根据本发明的气缸衬套具有外表面，当通过整体铸造制造气缸体时该外表面被铸造金属覆盖，其中多个刻槽在气缸衬套的整个外表面上形成以增大所述铸造金属和所述气缸衬套的外表面之间的结合力。此外，根据本发明的制造气缸衬套的方法，包括：涂覆一种涂覆材料至正在旋转的模具的内圆周表面上，并且将所述涂覆材料干燥预定时间；应用刻槽形成材料来雕刻所述涂覆材料的表面；通过在涂覆材料的表面上浇注和固化熔融金属来形成气缸衬套母体；从所述模具中将气缸衬套母体拉出并且移除覆盖气缸衬套母体的外表面的涂覆材料和刻槽形成材料后，使所述具有多个刻槽的气缸衬套的外表面变粗糙以进行喷涂。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年12月29日和2009年4月2日提交的韩国专利申请第10-2008-0135601号和第10-2009-0028575号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及气缸衬套以及制造该气缸衬套的方法。
背景技术
一般地，气缸是中空的圆柱形部件，活塞在该圆柱形部件中被引导从而在车辆的内燃发动机中往复运动。除了用于往复式活塞内燃发动机的气缸，典型的气缸是用于往复式压缩机的气缸以及用于油压、液压和气动机器的气缸。
在往复式活塞内燃发动机中，配备有一个气缸的发动机被称为单缸发动机。
此外，根据气缸的布置类型，多气缸发动机可分类为：直列式发动机、V型发动机，对置发动机以及星形发动机。
在多气缸发动机中，存在一种通过将几个气缸部件铸造为一个整体而具有整体结构的发动机，其被称为气缸体。
一个部件称为气缸衬套，该部件是相对薄的圆柱形管，当通过直接加工上述结构而形成的引导活塞往复运动的表面的长度和耐久性不够时，该圆柱形管被插入来提供使活塞在其中往复运动的往复运动表面。
根据发动机的位移，将预定数量的气缸衬套放置在模具中，接着，通过整体铸造，浇注整体材料(block material)的熔融金属而使所述气缸衬套与气缸体一体形成。
在这种构造中，在气缸体中所设置的多个气缸衬套中的一对相邻气缸衬套之间的间隙称为孔隙。
近年来，人们通过尽量减小气缸衬套之间的孔隙，同时增加气缸衬套和气缸体之间的结合强度，来努力减小发动机的尺寸和重量。
例如，在下面示意性地描述相关技术中的一种气缸衬套。
如图1所示，根据相关技术中的气缸衬套，在制造工艺中，特别地在将涂覆材料应用于模具的工艺中，在涂覆材料的表面上形成凹槽，用于气缸衬套的熔融金属被浇注到所述涂覆材料的表面中，所浇注的熔融金属覆盖所述涂覆材料的表面并且充满所述凹槽，在预定时间后所述熔融金属固化，从而，制成了气缸衬套的母体。
其后，从所述模具中拉出所述气缸衬套的母体，移除在所述外表面上的涂覆材料，从而制成了在整个外表面上具有预定突起5a的气缸衬套5。
接着，通过整体铸造，通过在用于制造气缸体模具中再浇注一次气缸衬套5并且将整体材料的熔融金属浇注到所述模具中，从而制成与气缸衬套一体形成的气缸体。
与气缸体整体形成的气缸衬套5通过外表面上的突起5a而与气缸体牢牢地结合在一起。
然而，根据相关技术中的气缸衬套，虽然气缸衬套能够通过在外表面形成的突起与气缸体牢牢地结合在一起，但是气缸衬套较厚并且孔隙的尺寸相应地增大，从而存在发动机的尺寸和重量增大的问题。
此外，气缸衬套的外表面上的突起会与插入到模具中的整体材料的熔融金属流发生干涉，因此会引起这样的问题：制造气缸体的时间增大，同时长时间的固化会造成整体材料的总流动性的减小以及较差的质量。
公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种气缸衬套以及制造该气缸衬套的方法，其能够通过在所述气缸衬套的整个外表面上形成多个刻槽，改进在形成气缸体时所述气缸体和所述气缸衬套之间的结合强度和导热性，尽量减小所述气缸衬套的厚度和孔隙，并且使发动机的总尺寸和重量最小化。
此外，本发明的另一方面致力于提供一种气缸衬套以及制造该气缸衬套的方法，其能够通过消除在多个气缸衬套之间的与整体材料流干涉的因素来改进所述整体材料的流动性，从而通过快速固化整体材料，同时大大减小制造气缸体的时间，而使产品的不良率最小化。
本发明的各个方面致力于提供一种气缸衬套，当通过整体铸造制造气缸体时所述气缸衬套的外表面被铸造金属覆盖，其中多个刻槽在所述气缸衬套的整个外表面上形成以增大所述铸造金属和所述气缸衬套的外表面之间的结合力。
本发明的所述气缸衬套还包括金属层，该金属层在覆盖所述刻槽的外表面时用来改进导热性。
特别地，优选地，所述刻槽从所述气缸衬套的外表面向内凹陷而形成，从而上部是宽的，并且下部是窄的。
此外，优选地在所述气缸衬套的外表面的每20mm×20mm的面积上分布有三十至三百个所述刻槽。
此外，优选地，所述刻槽在上端处的直径是0.7±0.2mm，深度是0.4±0.2mm。
此外，优选地，所述金属层由电弧喷涂形成，该电弧喷涂使用多根金属线。
此外，优选地，所述金属层由与所述气缸体相同的材料或者铝或者铝合金制成。
此外，优选地，所述金属层的铝合金组分中对于100重量份的铝包含11～13重量份的硅。
此外，优选地，所述铝合金的组分中对于100重量份的铝，还包含0.001～0.3重量份的铜、0.001～0.8重量份的铁、0.001～0.1重量份的镁、0.001～0.15重量份的锰、0.001～0.2重量份的锌以及0.001～0.008重量份的铍中的任意一个或者二个或者更多。
此外，优选地，所述金属层的厚度为50～200μm。
此外，本发明的另一方面致力于提供一种制造气缸衬套的方法，包括：涂覆一种涂覆材料至正在旋转的模具的内圆周表面上，并且将所述涂覆材料干燥预定时间；应用刻槽形成材料来雕刻所述涂覆材料的表面；通过在所述涂覆材料的表面上浇注和固化熔融金属来形成气缸衬套母体，所述刻槽形成材料应用于所述涂覆材料的表面上；在从所述模具中将所述气缸衬套母体拉出并且移除覆盖所述气缸衬套母体的外表面的所述涂覆材料和所述刻槽形成材料后，使所述具有多个刻槽的气缸衬套的外表面变粗糙以进行喷涂。
此外，所述方法还包括在所述具有多个刻槽的气缸衬套的外表面上形成金属层，以改进导热性。
此外，优选地，所述刻槽从所述气缸衬套的外表面向内凹陷而形成，从而上部是宽的，并且下部是窄的。
此外，优选地，在所述气缸衬套的外表面的每20mm×20mm的面积上分布有三十至三百个所述刻槽。
此外，优选地，所述刻槽在上端处的直径是0.7±0.2mm，深度是0.4±0.2mm。
此外，优选地，所述金属层由电弧喷涂形成，该电弧喷涂使用多根金属线。
此外，优选地所述金属层由与所述气缸体相同的材料或者铝或者铝合金制成。
此外，优选地，所述金属层的铝合金组分中对于100重量份的铝包含11～13重量份的硅。
此外，优选地所述金属层的铝合金的组分中对于100重量份的铝，还包含0.001～0.3重量份的铜、0.001～0.8重量份的铁、0.001～0.1重量份的镁、0.001～0.15重量份的锰、0.001～0.2重量份的锌以及0.001～0.008重量份的铍中的任意一个或者二个或者更多。
此外，优选地，所述金属层的厚度为50～200μm。
根据本发明，通过在所述气缸衬套的整个外表面上形成多个刻槽，能够在形成气缸体时改进所述气缸体和所述气缸衬套之间的结合力和导热性，尽量减小所述气缸衬套的厚度和孔隙，并且使发动机的总尺寸和重量最小化。
此外，本发明的另一方面致力于通过消除在多个气缸衬套之间与整体材料流干涉的因素来改进所述整体材料的流动性，从而通过快速固化所述整体材料，同时大大减小制造所述气缸体的时间，而使产品的不良率最小化。
本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1是示出了根据相关技术的气缸衬套的外表面上形成突起的视图。
图2是示出了根据本发明实施例的气缸衬套的立体图。
图3是示出了根据本发明的气缸衬套的剖视图。
图4是示出了根据本发明的气缸衬套的剖视图，该气缸衬套作为母体设置在模具中。
图5至图9是示出了制造根据本发明的气缸衬套的方法的视图，其中图5是示出了将涂覆材料涂覆于模具中的工艺的视图，图6是示出了将熔融金属浇注至模具中的工艺的视图，图7是示出了将气缸衬套母体从模具中拉出的工艺的视图，图8是示出了使气缸衬套的外表面变粗糙的工艺的视图，该气缸衬套上的涂覆材料和刻槽形成材料已被移除，并且图9是示出了喷涂工艺的视图，该喷涂工艺用于在气缸衬套的外表面上形成金属层。
图10是示出了使用根据本发明的气缸衬套，通过整体铸造而制造的气缸体的视图。
具体实施方式
以下将详细参考本发明的不同实施例，本发明的实例在附图中示出并在下面进行描述。虽然结合示例性实施例描述本发明，但应了解该描述不是旨在将本发明限制于那些示例性实施例。相反地，本发明旨在不仅仅覆盖示例性实施例，还覆盖可以包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围里的各种替代、改进、等效结构以及其他实施例。
下文中，将参考附图对本发明的优选实施例进行详细描述。
如图2至图10所示，根据本发明的实施例的气缸衬套结合至内燃发动机的气缸体10，其中为了制造气缸体10，通过在气缸衬套20的整个外表面20a上浇注铸造金属而形成多个刻槽21和金属层22，刻槽21用于增大铸造金属(整体材料)和气缸衬套20之间的结合力，金属层22用于改进气缸体10和气缸衬套20之间的导热性，气缸衬套20具有通过浇注铸造而由铸造金属覆盖的外表面。
在该构造中，刻槽21从气缸衬套20的光滑的外表面20a向内凹陷，从而上部是宽的并且下部是窄的。
除了具有宽的上部和窄的下部的刻槽21，能够应用具有能够改进气缸体10和气缸衬套20之间的结合强度的其他结构的刻槽，例如与上述结构相反的具有窄的上部和宽的下部的刻槽。
在气缸衬套20的整个外表面20a上每20mm×20mm分布有三十至三百个刻槽21，优选地上端的直径是0.7±0.2mm，深度是0.4±0.2mm。
此外，金属层22通过电弧喷涂形成，电弧喷涂使用多根金属线。
如图9所示，电弧喷涂可以是一般的喷涂，其中铝合金制成的两根金属线120通过进给辊子130应用于喷涂器110的金属线引导部111，同时，电能产生的弧使金属线120的前端熔融，该电能由包括金属线120的电源施加，接着通过空气压缩机140产生的高压所述熔融金属向前浇注，从而在气缸衬套20的外表面20a上形成所希望的金属层22。
金属层22由铝合金制成，金属层22的铝合金组分中对于100重量份的铝包含11～13重量份的硅。
选择性地，金属层22包含的铝合金组分中对于100重量份的铝包含11～13重量份的硅，并且可以包含0.001～0.3重量份的铜、0.001～0.8重量份的铁、0.001～0.1重量份的镁、0.001～0.15重量份的锰、0.001～0.2重量份的锌以及0.001～0.008重量份的铍中的任意一个或者二个或者更多。
优选地，如上所述地喷涂的金属层22的厚度为50～200μm。
在这种构造中，除了铝合金，金属层22还可以由与气缸体相同的材料或者铝制成。
根据本发明的实施例的制造气缸衬套的方法，如图5所示，设置预定的涂覆材料40并涂覆于正在旋转的模具30的内圆周表面上，接着干燥预定时间。
对涂覆材料40进行涂覆的操作通过特定的涂覆材料涂覆机器80进行，该涂覆材料涂覆机器80将涂覆材料40涂覆到正在旋转的模具30的整个内圆周表面上。
此外，图4所示的用于雕刻的刻槽形成材料50被应用于在模具30的内圆周表面上涂覆并干燥的涂覆材料40的表面上。
涂覆材料40能够通过由模具30的旋转产生的离心力以及涂覆材料40的结合力进行结合。
此外，如图7所示的气缸衬套母体15通过如图4和图6所示的工艺形成，该工艺为浇注用于气缸衬套的熔融金属60到涂覆材料40的表面，涂覆材料40涂覆有刻槽形成材料50，接着将熔融金属60固化预定时间。
在图6中未提到的附图标记“150”指示熔融金属喷射器，用于浇注所述用于气缸衬套的熔融金属60。
此后，如图7所示，将气缸衬套母体15从模具30中拉出，如图8所示，覆盖母体15的外侧的涂覆材料层40和刻槽形成材料50被移除，接着通过粗磨机器100，使气缸衬套20的外表面变粗糙以进行喷涂。
此后，如图9所示，通过喷涂器110对粗糙的气缸衬套20的外表面20a进行喷涂，在外表面上具有刻槽21和金属层22气缸衬套20最终制成。
在图8中未提到的附图标记“90”指示拉拔工具，其将气缸衬套母体15从模具30中拉出。
在如上所述而制成的气缸衬套20中，刻槽21从气缸衬套20的光滑的外表面20a向内凹陷而形成，其中每个刻槽具有宽的上部和窄的下部。此外，在气缸衬套20的外表面20a上每20mm×20mm分布有三十至三百个刻槽21，该刻槽21的直径是0.7±0.2mm，深度是0.4±0.2mm。
此外，由厚度为50～200μm的铝合金制成的金属层22也应用于刻槽21的表面上。
另一方面，如图10所示，预定数量的如上所述而制成的气缸衬套20设置在模具(未示出)中，以根据所希望的发动机的位移制造气缸体10，并且通过整体铸造浇注整体材料的熔融金属。所述整体材料在模具中均匀地扩散，并且覆盖气缸衬套20的整个外表面，该外表面涂覆有金属层22，同时充满气缸衬套20的外表面20a的刻槽21，在该情况下，将所述整体材料固化预定时间，并且所希望的气缸体被制成。
如上所述而制成的具有气缸衬套20的整体的气缸体10具有整体结构，该整体结构通过在气缸体10和气缸衬套20之间的刻槽21而具有高的结合强度。此外，通过金属层22，气缸体10具有高的导热性，它能够尽量减小在相邻气缸体10之间的孔隙。
前述本发明的具体示例性实施例的目的是阐明和描述。这些实施例不是旨在穷尽本发明，也不是旨在将本发明限制于所揭示的具体形式，显然，按照上述教导可以进行许多改进和变化。这些示例性实施例的选择和描述是为了解释本发明的一些原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员制造和使用本发明的各种示例性实施例及其各种替代和改进。本发明的保护范围旨在由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种制造气缸衬套的方法，包括：
涂覆一种涂覆材料至正在旋转的模具的内圆周表面上，并且将所述涂覆材料干燥预定时间；
应用刻槽形成材料来雕刻所述涂覆材料的表面；
通过在所述涂覆材料的表面上浇注和固化熔融金属来形成气缸衬套母体，其中所述刻槽形成材料应用于所述涂覆材料的表面上；
在从所述模具中将所述气缸衬套母体拉出并且移除覆盖所述气缸衬套母体的外表面的所述涂覆材料和所述刻槽形成材料后，使所述具有多个刻槽的气缸衬套的外表面变粗糙以进行喷涂。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述具有多个刻槽的气缸衬套的外表面上形成金属层，以改进导热性。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述刻槽从所述气缸衬套的外表面向内凹陷而形成，从而上部是宽的，并且下部是窄的。
4.根据权利要求2所述的方法，其中在所述气缸衬套的外表面的每20mm×20mm的面积上分布有三十至三百个所述刻槽。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述刻槽在上端处的直径是0.7±0.2mm，深度是0.4±0.2mm。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述金属层由电弧喷涂形成，该电弧喷涂使用多根金属线。
7.根据权利要求2所述的方法，其中所述金属层由与所述气缸体相同的材料或者铝或者铝合金制成。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述金属层的铝合金组分中对于100重量份的铝包含11～13重量份的硅。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述金属层的铝合金的组分中对于100重量份的铝，还包含0.001～0.3重量份的铜、0.001～0.8重量份的铁、0.001～0.1重量份的镁、0.001～0.15重量份的锰、0.001～0.2重量份的锌以及0.001～0.008重量份的铍中的任意一个或者二个或者更多。
10.根据权利要求2所述的方法，其中所述金属层的厚度为50～200μm。
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