CN106282617A - 一种渗陶铝制合金气缸套的生产方法 - Google Patents

一种渗陶铝制合金气缸套的生产方法 Download PDF

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杨俊�
朱斌
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    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/28—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases more than one element being applied in one step

Abstract

本发明公开了一种渗陶铝制合金气缸套的生产方法，包括以下步骤：步骤一：配料：在Al 呈液态时加入Ti、Si；步骤二：熔炼：将配好的原料放置在中频炉中熔炼，使其熔化成铁水，熔炼温度为1530±10℃；步骤三：铁水孕育：熔融状态原料出炉后加入原料质量0.5~0.7%的孕育剂进行处理；步骤四：铁水浇注：将熔融状态原料注入离心铸造设备中生产气缸套铸件，所述离心成型步骤在磁场下进行，浇注转速为130G±3G。离心铸造过程中加有磁场，可以使凝固前沿处熔体与已凝固部分产生转速差，熔体不断冲刷凝固前沿，从而避免增强颗粒的团聚与粘连，提高颗粒与基体的结合强度，进而提高气缸套的综合力学及热学性能。

Description

一种渗陶铝制合金气缸套的生产方法
技术领域
本发明涉及一种气缸套生产技术领域，尤其涉及一种渗陶铝制合金气缸套的生产方法。
背景技术
气缸套是汽车发动机中广泛应用的零件，它的功用主要有密封、导热、以及与活塞环形成滑动面，是发动机的核心零部件之一。其主要失效形式有变形、裂纹以及磨损。缸套裂纹的危害性严重，会直接导致汽车召回，而变形和磨损则直接影响发动机的油耗、排放水平，以及摩擦副的寿命，对于汽车行业来说，无论哪种零件都希望以尽量小的代价获得尽可能长的使用寿命。
目前市场上的气缸套主要都是铸铁材料，耐磨性能及抗变形能力都有一定限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种渗陶铝制合金气缸套的生产方法，使气缸套耐磨、减磨、耐高温，从而提高发动机功率，降低油耗，减少排放污染。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种渗陶铝制合金气缸套的生产方法，包括以下步骤：
步骤一：配料：在Al 呈液态时加入Ti、Si，在离心铸造筒状铸件凝固过程中自熔体中析出的AlSiTi 和部分Si 颗粒在离心力下偏聚在铸件的外层，部分Si 颗粒偏聚在内层。Si含量为15wt％，Ti 含量为6wt.％，以及少量的Cu、Ni、Mg；
步骤二：熔炼：将配好的原料放置在中频炉中熔炼，使其熔化成铁水，熔炼温度为1530±10℃；
步骤三：铁水孕育：熔融状态原料出炉后加入原料质量0.5~0.7%的孕育剂进行处理；
步骤四：铁水浇注：将熔融状态原料注入离心铸造设备中生产气缸套铸件，所述离心成型步骤在磁场下进行，浇注转速为130G±3G；
步骤五：将气缸套铸件放置在渗陶炉中，通电预热2.5小时，将温度升至255℃±5℃-265℃±5℃；
步骤六：抽真空，开启真空泵，使渗陶炉中的真空控制在45Pa-48Pa的范围内；
步骤七、通入氮气、硅烷、硼烷，按75-77%的氮气、12-14%的硅烷、11-13%的硼烷通入渗陶炉内，并控制流量，保持渗陶炉内的真空度；
步骤八、保温渗陶，将气缸套渗陶炉的炉温控制在265℃±5℃的范围内，保温8小时出炉；
步骤九：冷却出炉。
优选地，所述磁场方向与离心铸型轴线方向垂直或者平行，所述磁场的强度为0.01～0.5T。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
铝硅钛合金缸套的密度只有铸铁材料的三分之一，因此能极大的减轻发动机重量；因本发明铝硅钛合金缸套具有与铝合金活塞大致相同的热膨胀系数，在使用过程中具有近似的膨胀量，热机工况更加稳定；此外，铝合金缸套的导热性能优良，能有效降低发动机工作缸温，起到降低尾气排放的作用。
本发明离心铸造过程中加有磁场，可以使凝固前沿处熔体与已凝固部分产生转速差，熔体不断冲刷凝固前沿，从而避免增强颗粒的团聚与粘连，提高颗粒与基体的结合强度，进而提高气缸套的综合力学及热学性能，并且在气缸套内表面获得一层陶瓷薄膜，既增加了气缸套的高温硬度，又使缸套内表面具有自润滑性，减小摩擦，金属与陶瓷元素双向扩散，复合膜结构牢固不会脱落。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步补充，但不以任何方式限制本发明。
一种渗陶铝制合金气缸套的生产方法，包括以下步骤：
步骤一：配料：在Al 呈液态时加入Ti、Si，在离心铸造筒状铸件凝固过程中自熔体中析出的AlSiTi 和部分Si 颗粒在离心力下偏聚在铸件的外层，部分Si 颗粒偏聚在内层。Si含量为15wt％，Ti 含量为6wt.％，以及少量的Cu、Ni、Mg；
步骤二：熔炼：将配好的原料放置在中频炉中熔炼，使其熔化成铁水，熔炼温度为1530±10℃；
步骤三：铁水孕育：熔融状态原料出炉后加入原料质量0.5~0.7%的孕育剂进行处理；
步骤四：铁水浇注：将熔融状态原料注入离心铸造设备中生产气缸套铸件，所述离心成型步骤在磁场下进行，浇注转速为130G±3G，所述磁场方向与离心铸型轴线方向垂直或者平行，所述磁场的强度为0.01～0.5T；
步骤五：将气缸套铸件放置在渗陶炉中，通电预热2.5小时，将温度升至255℃±5℃-265℃±5℃；
步骤六：抽真空，开启真空泵，使渗陶炉中的真空控制在45Pa-48Pa的范围内；
步骤七、通入氮气、硅烷、硼烷，按75-77%的氮气、12-14%的硅烷、11-13%的硼烷通入渗陶炉内，并控制流量，保持渗陶炉内的真空度；
步骤八、保温渗陶，将气缸套渗陶炉的炉温控制在265℃±5℃的范围内，保温8小时出炉；
步骤九：冷却出炉。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种渗陶铝制合金气缸套的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：配料：在Al 呈液态时加入Ti、Si， Si 含量为15wt％，Ti 含量为6wt.％，以及少量的Cu、Ni、Mg；
步骤二：熔炼：将配好的原料放置在中频炉中熔炼，使其熔化成铁水，熔炼温度为1530±10℃；
步骤三：铁水孕育：熔融状态原料出炉后加入原料质量0.5~0.7%的孕育剂进行处理；
步骤四：铁水浇注：将熔融状态原料注入离心铸造设备中生产气缸套铸件，所述离心成型步骤在磁场下进行，浇注转速为130G±3G；
步骤五：将气缸套铸件放置在渗陶炉中，通电预热2.5小时，将温度升至255℃±5℃-265℃±5℃；
步骤六：抽真空，开启真空泵，使渗陶炉中的真空控制在45Pa-48Pa的范围内；
步骤七、通入氮气、硅烷、硼烷，按75-77%的氮气、12-14%的硅烷、11-13%的硼烷通入渗陶炉内，并控制流量，保持渗陶炉内的真空度；
步骤八、保温渗陶，将气缸套渗陶炉的炉温控制在265℃±5℃的范围内，保温8小时出炉；
步骤九：冷却出炉。
2.根据权利要求1所述的渗陶铝制合金气缸套的生产方法，其特征在于：所述磁场方向与离心铸型轴线方向垂直或者平行，所述磁场的强度为0.01～0.5T。
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