CN106593673A - 一种超微造型的气缸套及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超微造型的气缸套及其制备方法，包括气缸套本体，气缸套内孔从上至下分为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区，所述Ⅰ区起始于活塞运动的上止点，Ⅱ区为活塞运动的冲程中部，Ⅲ区起始于活塞运动的下止点至缸套底端，气缸套内壁有激光刻啄的超微网纹沟槽，相邻网纹呈错位阵列分布；所述超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03‑0.2mm，刻线长度L为1.5‑15mm，刻线深度H为0.004‑0.03mm，刻线圆周方向距离D1为0.6‑10mm，刻线轴向距离D2为1‑16mm，其Ⅰ区刻线轴向距离D2小于Ⅱ区刻线轴向距离D2；经过激光刻啄，缸套内孔表面沟槽结构均匀，内孔磨损少，槽深一致稳定性高，缸套表面光滑，可有效避免拉缸，降低活塞环与缸套内孔的摩擦磨损量，进而降低油耗，延长缸套使用寿命。

Description

一种超微造型的气缸套及其制备方法

技术领域

本发明属于气缸套内壁网纹加工技术领域，具体涉及一种超微造型的气缸套及其制备方法。

背景技术

气缸套是发动机的关键零件之一，气缸套内表面结构影响发动机的机油消耗和寿命。气缸套内表面的网纹结构有网状沟槽和顶部小平台构成，气缸套网状沟槽，便于贮存润滑油，提高了气缸套实际的承载面积，也有利于机油向上泵送至气缸套上部的工作区域；顶部小平台有利于形成高强度的油膜，将气缸套表面多余的机油刮回至曲轴箱，使气缸表面的滑动性能得到改善，增加缸孔的气密性，同时也大幅度降低机油消耗。然而气缸套的性能和使用寿命与气缸套内表面的网纹沟槽的宽度、深度、分布以及均匀性等参数密切相关。

目前气缸套内表面主要采用珩磨工艺和微造型工艺加工。珩磨工艺是机械加珩磨，采用粗珩、半精珩、精珩制造网纹，工艺复杂加工成本高，且均匀性差，且很难掌控网纹的疏密以及深度、夹角。表面微造型工艺是借用激光扫描精准快捷地在摩擦副工件表面加工出纹路或凹坑，是近些年发展起来的先进制造技术，而合理的纹路参数对气缸套在不同场合使用具有重要作用。

因此，改变气缸套网纹表面沟槽结构的超微造型，依据不同工作场合需求制造出具有合理纹路参数的超微造型迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善气缸表面滑动性能、表面储油均匀、提高缸套与活塞环的耐磨性的节能环保的一种超微造型的气缸套及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种超微造型的气缸套，包括气缸套本体，气缸套内孔从上至下分为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区三个区域，所述Ⅰ区起始于活塞运动的上止点附近，Ⅱ区为活塞运动的冲程中部，Ⅲ区起始于活塞运动的下止点至缸套底端；气缸套内壁有激光刻啄的超微网纹沟槽，且相邻网纹呈错位阵列分布，所述激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为1.5-15mm，刻线深度H为0.004-0.03mm，刻线圆周方向距离D1为0.6-10mm，D1为近似直线距离，刻线轴向距离D2为1-16mm，其中Ⅰ区刻线轴向距离D2小于Ⅱ区刻线轴向距离D2。

作为优选，一种超微造型的气缸套，所述Ⅰ区激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为3mm，刻线深度H为0.006-0.01mm，刻线圆周方向距离D1（D1为近似直线距离）为2mm，刻线轴向距离D2为2mm；所述Ⅱ区激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为3mm，刻线深度H为0.006-0.01mm，刻线圆周方向距离D1（D1为近似直线距离）为2mm，刻线轴向距离D2为6mm，Ⅲ区不进行激光刻啄。

作为优选，一种超微造型的气缸套，所述Ⅰ区激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为2mm，刻线深度H为0.006-0.015mm，刻线圆周方向距离D1（D1为近似直线距离）为3mm，刻线轴向距离D2为3mm；所述Ⅱ区激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为4mm，刻线深度H为0.004-0.009mm，刻线圆周方向距离D1（D1为近似直线距离）为4mm，刻线轴向距离D2为8mm；Ⅲ区不进行激光刻啄。

作为优选，一种超微造型的气缸套，所述Ⅰ区激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为2mm，刻线深度H为0.006-0.015mm，刻线圆周方向距离D1为（D1为近似直线距离）3mm，刻线轴向距离D2为3mm；所述Ⅱ区激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为4mm，刻线深度H为0.004-0.009mm，刻线圆周方向距离D1（D1为近似直线距离）为4mm，刻线轴向距离D2为8mm；所述Ⅲ区激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为4mm，刻线深度H为0.004-0.009mm，刻线圆周方向距离D1（D1为近似直线距离）为4mm，刻线轴向距离D2为4mm。

所述气缸套的内孔基础光洁度Rz为1-7μm。

一种超微造型的气缸套的制备方法，包括铸造、机加工和激光刻啄工艺，其具体制备步骤如下：

（1）采用钢管或金属型湿涂料离心铸造工艺制备气缸套铸件，随后对气缸套铸件进行机加工，基础珩磨至内孔圆柱度为0.008mm；

（2）用高精度机床将步骤（1）所得气缸套铸件进行内孔、外圆的切削加工，及后续内孔珩磨加工，具体工艺流程依次为粗切、粗镗内孔、修车、精镗内孔、粗珩内孔、半精车外圆、粗珩内孔、精车外圆、精珩内孔；

（3）用激光器对步骤（2）所得气缸套内表面进行激光刻啄加工。

本发明所用的激光器设备型号为YLD-1/120/50/50，激光刻琢前在计算机中输入网纹沟槽的参数，按照需求进行激光刻琢。

该超微造型结构适用于铸铁缸套、钢制材质缸套、铝合金缸套等合金材料的缸体内表面加工。

本发明的有益效果是：气缸套经过激光刻啄完成，缸套内孔表面沟槽结构均匀，内孔磨损少，槽深一致，稳定性高，缸套表面光滑，该造型分布可有效避免拉缸，降低活塞环与缸套内孔的摩擦磨损量，从而降低油耗，延长缸套使用寿命。

附图说明

图1是本发明气缸套的结构示意图；

图2是本发明气缸套的超微造型的参数图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

本实施例是一种优选的气缸套结构，如图1所示，一种超微造型的气缸套，包括气缸套本体，气缸套内孔从上至下分为Ⅰ区1、Ⅱ区2、Ⅲ区3三个区域。所述Ⅰ区1起始于活塞运动的上止点附近，距离气缸套顶部8mm，Ⅰ区1整体尺寸长度为35mm；Ⅱ区2为活塞运动的冲程中部，Ⅲ区3起始于活塞运动的下止点至缸套底端附近，距离气缸套底部10mm，Ⅲ区3整体尺寸长度为30mm。

如图1、2所示，激光刻啄的超微网纹采用错位阵列分布，所述Ⅰ区1激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为2mm，刻线深度H为0.006-0.015mm，刻线圆周方向距离D1为3mm，刻线轴向距离D2为3mm；所述Ⅱ区2激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为4mm，刻线深度H为0.004-0.009mm，刻线圆周方向距离D1为4mm，刻线轴向距离D2为8mm；所述Ⅲ区3激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为4mm，刻线深度H为0.004-0.009mm，刻线圆周方向距离D1为4mm，刻线轴向距离D2为4mm。

所述气缸套的内孔基础光洁度Rz为1-7μm，使其内孔上止点、冲程中部及下部表面具备刻啄参数均匀的网纹沟槽。

一种超微造型的气缸套的制备方法，包括铸造、机加工和激光刻啄工艺，本发明所用的激光器设备型号为YLD-1/120/50/50，其具体制备步骤如下：

（1）采用钢管或金属型湿涂料离心铸造工艺制备气缸套铸件，随后对气缸套铸件进行机加工，基础珩磨至内孔圆柱度为0.008mm；

（2）用高精度机床将步骤（1）所得气缸套铸件进行内孔、外圆的切削加工，及后续内孔珩磨加工，具体工艺流程依次为粗切、粗镗内孔、修车、精镗内孔、粗珩内孔、半精车外圆、粗珩内孔、精车外圆、精珩内孔；

（3）用激光器对步骤（2）所得气缸套内表面按照上述超微网纹沟槽的参数进行激光刻啄加工；激光刻琢前在计算机中输入网纹沟槽的参数，同时使第N+1层网纹恰好位于第N层相邻的两条网纹的间隙之间，采用错位排列方式分布，保证储油均匀，提高缸套与活塞环的耐磨性。

如图1、图2所示，网纹采用错位阵列分布，使第N+1层网纹恰好位于第N层相邻的两条网纹的间隙之间，即相邻两行的网纹沿轴向方向呈错位状态，使每条网纹保持相对独立，储油均匀，缸套与活塞环的耐磨性得到提高。

实施例2

一种超微造型的气缸套，包括气缸套本体，如图1所示，气缸套内孔从上至下分为Ⅰ区1、Ⅱ区2、Ⅲ区3三个区域，所述Ⅰ区1起始于活塞运动的上止点附近，Ⅱ区2为活塞运动的冲程中部，Ⅲ区3起始于活塞运动的下止点至缸套底端；气缸套内壁有激光刻啄的超微网纹沟槽，相邻网纹呈错位阵列分布，如图2所示，所述Ⅰ区1激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为3mm，刻线深度H为0.006-0.01mm，刻线圆周方向距离D1为2mm，刻线轴向距离D2为2mm；所述Ⅱ区2激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为3mm，刻线深度H为0.006-0.01mm，刻线圆周方向距离D1为2mm；刻线轴向距离D2为6mm，Ⅲ区3不进行激光刻啄。Ⅱ区2激光刻啄的超微网纹的刻线轴向距离D2是Ⅰ区1激光刻啄的超微网纹的刻线轴向距离D2的三倍，即Ⅰ区1超微网纹比较密集，是Ⅱ区2超微网纹的三倍，能够促进润滑。

所述气缸套的内孔基础光洁度Rz为3μm，使其内孔上止点、冲程中部表面具备刻啄参数均匀的网纹沟槽。

上述气缸套的制备方法，同实施例1。

实施例3

一种超微造型的气缸套，包括气缸套本体，气缸套内孔从上至下分为Ⅰ区1、Ⅱ区2、Ⅲ区3三个区域，所述Ⅰ区1起始于活塞运动的上止点附近，Ⅱ区2为活塞运动的冲程中部，Ⅲ区3起始于活塞运动的下止点至缸套底端；气缸套内壁有激光刻啄的超微网纹沟槽，相邻网纹呈错位阵列分布，所述Ⅰ区1激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为2mm，刻线深度H为0.006-0.015mm，刻线圆周方向距离D1为3mm，刻线轴向距离D2为3mm；所述Ⅱ区2激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为4mm，刻线深度H为0.004-0.009mm，刻线圆周方向距离D1为4mm，刻线轴向距离D2为8mm；Ⅲ区3不进行激光刻啄。

所述气缸套的内孔基础光洁度Rz为1-7μm，使其内孔上止点、冲程中部表面具备刻啄参数均匀的网纹沟槽。

上述气缸套的制备方法，同实施例1。

该超微造型结构不仅适用于铸铁缸套、钢制材质缸套、铝合金缸套等气缸盖内孔的加工，同时也适用于铸铁、钢制材质、铝合金等合金材料的缸体内表面加工。激光刻啄加工不局限于上述实例，网纹参数指标范围内的激光刻啄都在权利要求范围内，不再一一列举。

Claims (7)

1.一种超微造型的气缸套，包括气缸套本体，其特征在于：气缸套内孔从上至下分为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区三个区域，所述Ⅰ区起始于活塞运动的上止点，Ⅱ区为活塞运动的冲程中部，Ⅲ区起始于活塞运动的下止点至缸套底端；气缸套内有激光刻啄的超微网纹沟槽，所述激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为1.5-15mm，刻线深度H为0.004-0.03mm，刻线圆周方向距离D1为0.6-10mm，刻线轴向距离D2为1-16mm，其中Ⅰ区刻线轴向距离D2小于Ⅱ区刻线轴向距离D2，相邻网纹呈错位阵列分布。

2.根据权利要求1所述的一种超微造型的气缸套，其特征在于：所述Ⅰ区激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为3mm，刻线深度H为0.006-0.01mm，刻线圆周方向距离D1为2mm，刻线轴向距离D2为2mm；所述Ⅱ区激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为3mm，刻线深度H为0.006-0.01mm，刻线圆周方向距离D1为2mm；刻线轴向距离D2为6mm。

3.根据权利要求1所述的一种超微造型的气缸套，其特征在于：所述Ⅰ区激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为2mm，刻线深度H为0.006-0.015mm，刻线圆周方向距离D1为3mm，刻线轴向距离D2为3mm；所述Ⅱ区激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为4mm，刻线深度H为0.004-0.009mm，刻线圆周方向距离D1为4mm；刻线轴向距离D2为8mm。

4.根据权利要求3所述的一种超微造型的气缸套，其特征在于：所述Ⅲ区激光刻啄的超微网纹沟槽的参数为：刻线宽度D为0.03-0.2mm，刻线长度L为4mm，刻线深度H为0.004-0.009mm，刻线圆周方向距离D1为4mm，刻线轴向距离D2为4mm。

5.根据权利要求1至4任一所述的一种超微造型的气缸套，其特征在于：所述气缸套的内孔基础光洁度Rz为1-7μm。

6.根据权利要求1至4任一所述的一种超微造型的气缸套，其特征在于：所述气缸套的材质为铸铁、钢制材质、铝合金中的任意一种。

7.权利要求1至6任一所述的一种超微造型的气缸套的制备方法，其特征在于，包括铸造、机加工和激光刻啄，具体制备步骤如下：

（1）采用钢管或金属型湿涂料离心铸造工艺制备气缸套铸件，随后对气缸套铸件进行机加工，基础珩磨至内孔圆柱度为0.008mm；

（2）用高精度机床将步骤（1）所得气缸套铸件进行内孔、外圆的切削加工，及后续内孔珩磨加工，具体工艺流程依次为粗切、粗镗内孔、修车、精镗内孔、粗珩内孔、半精车外圆、粗珩内孔、精车外圆、精珩内孔；

（3）用激光器对步骤（2）所得气缸套内表面进行激光刻啄加工。