CN106907261B - 一种气缸套及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种气缸套，包括套体，所述套体的外表面沿其轴向分为第一区和第二区，第一区和第二区的外表面形状分别为由圆弧槽平顶截面形成的螺旋状、由波纹截面形成的螺旋状、由燕尾槽平顶截面形成的螺旋状、圆柱面或由多个铸造凸起形成的铸造面中的一种。同一个气缸套中，其外表面可以为以上任意截面的组合。这样设置可以满足市场因为加工工艺、加工成本要求不同而产生的多样化需求。本申请还公开了一种用于制备该气缸套的制备方法。

Description

一种气缸套及其制备方法
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种气缸套。还涉及一种气缸套的制备方法。
背景技术
气缸套是发动机内的重要部件，嵌在发动机基体内。
现有气缸套外表面截面形状单一，对于不同发动机压铸厂家使用的不同工艺、不同成本生产等要求，现有的气缸套不能满足市场的多样化需求，现有的气缸套适应性较差。
综上所述，如何满足市场的多样化需求，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种气缸套，以满足市场的多样化需求。
本发明的另一个目的在于提供一种气缸套的制备方法，满足市场对气缸套的多样化需求。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种气缸套，包括套体，所述套体的外表面沿其轴向分为第一区和第二区，所述第一区和所述第二区的外表面形状分别为由圆弧槽平顶截面形成的螺旋状、由波纹截面形成的螺旋状、由燕尾槽平顶截面形成的螺旋状、圆柱面或由多个铸造凸起形成的铸造面中的一种。
优选的，在上述的气缸套中，所述第一区为涂层区，所述第二区为非涂层区，所述涂层区对应于活塞在所述套体内的行程区间，且所述涂层区的区域范围大于等于活塞的行程范围，所述涂层区的表面设置有用于与所述套体和发动机基体的材质相融合的结合膜。
优选的，在上述的气缸套中，所述涂层区和所述非涂层区的外表面形状不同。
优选的，在上述的气缸套中，所述铸造凸起的高度为0.1～1.1mm。
优选的，在上述的气缸套中，所述铸造凸起的密度为20～90个/cm2。
优选的，在上述的气缸套中，所述结合膜的材料为铝硅合金。
优选的，在上述的气缸套中，所述结合膜的厚度为0.12～0.25mm。
优选的，在上述的气缸套中，所述结合膜的孔隙率小于8％。
优选的，在上述的气缸套中，所述结合膜与所述套体和所述发动机基体之间的结合强度大于等于15MPa。
本发明还提供了一种气缸套的制备方法，包括：
S100、离心浇铸得到圆筒状的气缸套毛坯；
S200、清理所述气缸套毛坯表面的涂料；
S300、切割得到套体；
S400、在所述套体的外表面通过机加工或保留铸态表面，形成外表面形状相同或不同的涂层区和非涂层区；
优选的，在上述的气缸套的制备方法中，所述步骤S400之后还包括步骤：
S500、对所述涂层区进行粗化处理；
S600、在涂层区进行喷涂，得到结合膜。
优选的，在上述的气缸套的制备方法中，所述步骤S500中的对所述涂层区进行粗化处理具体为：通过0.3～1.0MPa的压缩气体将喷砂喷射在旋转的套体的涂层区外表面，使所述涂层区的外表面粗糙度为Rz＝30-100μm。
优选的，在上述的气缸套的制备方法中，所述步骤S600中的对所述涂层区进行喷涂具体为：使用铝硅合金丝材作为喷涂材料，通过热喷涂方式将铝硅合金丝材熔化并喷涂在旋转的套体的涂层区外表面，喷涂气压为0.3～1MPa。
优选的，在上述的气缸套的制备方法中，所述铝硅合金丝材的直径为1.0～3.0mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的气缸套中，套体的外表面沿其轴向分为第一区和第二区，第一区和第二区的外表面形状分别为由圆弧槽平顶截面形成的螺旋状、由波纹截面形成的螺旋状、由燕尾槽平顶截面形成的螺旋状、圆柱面或由多个铸造凸起形成的铸造面中的一种。。同一个气缸套中，其外表面可以为以上任意截面的组合。这样设置可以满足市场因为加工工艺、加工成本要求不同而产生的多样化需求。
本发明中的气缸套的制备方法能够制备本申请中的气缸套，满足市场对气缸套的多样化需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种气缸套的套体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种气缸套的套体外表面的轴截面形状示意图；
图3为本发明实施例提供的第二种气缸套的套体外表面的轴截面形状示意图；
图4为本发明实施例提供的第三种气缸套的套体外表面的轴截面形状示意图；
图5为本发明实施例提供的第四种气缸套的套体外表面的轴截面形状示意图；
图6为本发明实施例提供的第五种气缸套的套体外表面的轴截面形状示意图；
图7为本发明实施例提供的一种气缸套的轴向剖视图；
图8为本发明实施例提供的另一种气缸套的轴向剖视图。
其中，1为套体、101为非涂层区、102为涂层区、2为结合膜、A为圆弧槽平顶截面、B为波纹截面、C为燕尾槽平顶截面、D为平截面、E为由多个铸造凸起形成的铸造截面。
具体实施方式
本发明的核心是提供了一种气缸套，满足了市场对气缸套的多样化需求。
本发明还提供了一种气缸套的制备方法，用于制备本申请中的气缸套，满足市场对气缸套的多样化需求。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1-图6，本发明实施例提供了一种气缸套，包括套体1，套体1为圆筒状，套体1的外表面沿其轴向分为第一区和第二区，如图2-图6所示，套体1的第一区和第二区的外表面的轴截面形状分别为截面A、截面B、截面C、截面D或截面E中的一种，其中，截面A为圆弧槽平面截面，截面B为波纹截面，截面C为燕尾槽平顶截面，截面D为平截面，截面E为由多个铸造凸起形成的铸造截面。则第一区和第二区的外表面形状分别为由圆弧槽平顶截面形成的螺旋状、由波纹截面形成的螺旋状、由燕尾槽平顶截面形成的螺旋状、圆柱面或由多个铸造凸起形成的铸造面中的一种。其中，截面A、截面B、截面C和截面D为机加工面，截面E由铸造自然形成。同一个气缸套中，其外表面可以为以上任意截面的组合。这样设置可以满足市场因为加工工艺、加工成本要求不同而产生的多样化需求。
在本实施例中，第一区为涂层区102，第二区为非涂层区101，涂层区102对应于活塞在套体1内的行程区间，且涂层区102的区域范围大于等于活塞的行程范围，涂层区102的表面设置有用于与套体1和发动机基体的材质相融合的结合膜2，结合膜2的材质与套体1和发动机基体材质相近，能够较好地实现套体1和发动机基体的融合连接。
该气缸套的套体1将其外表面分为涂层区102和非涂层区101，只在套体1的热载荷比较严重的涂层区102设置结合膜2，涂层区102对应活塞在套体内往复移动的行程区域，该区域为热载荷严重区域，结合膜2用于使套体1和发动机基体较好地融合在一起，提高了涂层区102的传热效率，而在非涂层区101不设置结合膜2，因此，满足了使用要求，即增加了气缸套与发动机基体的结合率和结合强度、改善了散热效果，由于涂层区102和非涂层区101的热量均衡，因此，提高了气缸套热稳定性和抗变形能力，同时降低了成本。
进一步地，在本实施例中，涂层区102和非涂层区101的外表面形状不同，例如，如果涂层区102的外表面形状为图2所示，则非涂层区101的外表面形状为除图2之外的图3-图6中的其它形状。具体地截面组合方式如表1所示，以满足不同应用场合。
表1为涂层区和非涂层区的外表面轴截面组合方式
Figure BDA0001241811150000051
在表1中，√代表可以组合匹配；×代表不包括该组合匹配。
优选地，非涂层区101的外表面形状为由多个铸造凸起形成的铸造面，涂层区102的外表面形状为圆柱面，由于铸造面具有多个铸造凸起，铸造凸起能够增强气缸套与发动机基体之间的结合强度，同时，结合膜2容易喷涂在圆柱面上。
当然，涂层区102和非涂层区101的外表面形状还可以相同，根据不同工艺需求和成本要求进行设置，截面也不局限于本发明所列举的结构。
在本实施例中，截面E的铸造凸起的高度为0.1～1.1mm，铸造凸起的密度为20～90个/cm2。在该区间范围内，铸造凸起能够实现气缸套与发动机基体之间的牢固结合。
在本实施例中，结合膜2的材料为铝硅合金，结合膜2的主要成分为AlSi12，结合膜2的材料根据发动机基体材质而定，只要两者的材质相近，便于融合即可。当然，结合膜2还可以为其它材质。
在本实施例中，结合膜2的厚度为0.12～0.25mm，根据结合强度确定结合膜2的厚度。
在本实施例中，结合膜2的孔隙率小于8％，更优选为孔隙率小于5％。以提高气缸套与发动机基体的结合强度。结合膜2与套体1和发动机基体之间的结合强度大于等于15MPa。
如图6所示，本实施例提供了一种具体的气缸套，套体1的非涂层区101的外表面形状为由多个铸造凸起形成的铸造面，涂层区102的外表面形状为圆柱面，在圆柱面上喷涂形成结合膜2。铸造凸起的顶部距离外圆面的高度为0.1～1.1mm，铸造凸起的密度为20～90个/cm2。形成的结合膜2的厚度为0.2mm，结合膜2与套体1和发动机基体之间的结合强度大于等于20MPa，结合膜2的孔隙率小于5％。
如图7所示，本实施例提供了另一种具体的气缸套，套体1的非涂层区101和涂层区102的外表面形状均为圆柱面，在涂层区102喷涂形成结合膜2，结合膜2的厚度为0.2mm，结合膜2与套体1和发动机基体之间的结合强度大于30MPa，结合膜2的孔隙率小于5％。
当然，气缸套还可以为其它截面组合，在此不一一列举，具体可参照表1的组合方式。
本发明实施例还提供了一种气缸套的制备方法，包括以下步骤：
步骤S100、离心浇铸得到圆筒状的气缸套毛坯，气缸套毛坯的表面具有涂料。
步骤S200、清理气缸套毛坯表面的涂料，得到长度较长的气缸套套体。
步骤S300、将长度较长的气缸套套体切割得到长度较短的套体1。
步骤S400、在套体1的外表面通过机加工或保留铸态表面，形成外表面形状相同或不同的涂层区102和非涂层区101；如果套体1的涂层区102或非涂层区101中至少有一个为截面E，则保留铸态表面，如果为其它截面，如截面A、截面B、截面C或截面D，则对套体1相应区域进行机械加工。
通过该制备方法，使同一气缸套上具有相同或不同的外表面形状，根据市场不同的加工工艺和成本需求，选择合适的套体1的截面加工方式，获得不同的截面组合，以适应市场的多样化需求。
进一步地，在本实施例中，制备方法在步骤S400之后还包括：
步骤S500、对涂层区102进行粗化处理，使其表面具有一定的粗糙度，有利于喷涂形成结合膜2，提高结合膜2与套体1的结合强度。
步骤S600、在涂层区102进行喷涂，得到结合膜2。
通过该制备方法能够制备本申请中的气缸套，由于只在涂层区102喷涂结合膜2，因此，降低了成本。且根据市场不同的加工工艺和成本需求，选择合适的套体1的截面加工方式，获得不同的截面组合，以适应市场的多样化需求。
进一步地，在本实施例中，步骤S500中的对涂层区102进行粗化处理具体为：通过0.3～1.0MPa的压缩气体将喷砂喷射在旋转的套体1的涂层区102外表面，使涂层区102的外表面粗糙度为Rz＝30-100μm。喷砂根据不同的截面和粗糙度选择不同的材质，喷砂可以为钢砂或白刚玉等。
在本实施例中，步骤S600中的对涂层区102进行喷涂具体为：使用铝硅合金丝材作为喷涂材料，通过热喷涂方式将铝硅合金丝材熔化并喷涂在旋转的套体1的涂层区102外表面，喷涂气压为0.3～1MPa。优选地，铝硅合金丝材的直径为1.0～3.0mm。根据不同的截面、结合膜2的结合强度和厚度选择合适的铝硅合金丝材的直径以及喷涂气压。
具体地，如图6所示，对于套体1的非涂层区101的外表面形状为由多个铸造凸起形成的铸造面，涂层区102的外表面形状为圆柱面的气缸套，其制备方法具体为：
步骤S100，离心铸造到圆筒状的气缸套毛坯，采用卧式离心铸管浇注机，浇铸过程中铁液在离心力的作用下形成圆筒状的气缸套毛坯，气缸套毛坯外部包裹涂料，由于涂料内表面形成均匀分布的凹陷点，铁液填充在凹陷点内，冷却后形成铸造凸起。
步骤200，采用离心式抛丸机进行涂料清理，清理后的外圆表面具有呈随机分布的铸造凸起，铸造凸起的顶部距外圆面高度为0.1～1.1mm，每平方厘米内铸造凸起的数量在20～90个之间。
步骤300，机加工切断，切断工序采用步骤200产生的长管件毛坯，长度为1000～2500mm，采用切断机和自动在现检测装置，将长管件毛坯分割成长度为60～150mm的单个套体1。
步骤400，机加工得到涂层区102，精车内孔、精车外圆。精车外圆工序通过数控机床进行外圆加工，非涂层区101采用截面E，则保留非涂层区101的铸态表面，不需要加工；涂层区102采用截面D，即圆柱面，则对涂层区102内的外圆表面进行精车外圆，圆柱面由陶瓷刀具外圆弧连续自然加工而成，精车后的涂层区102的粗糙度为Rz10-80。
步骤500，对涂层区102进行粗化处理，使用0.3-0.45Mpa的压缩空气加速的白刚玉，白刚玉粒度为24目，对涂层区102进行粗化处理，使其周向表面粗糙度为Rz＝30-100μm，且对外表面进行吹气净化处理。
步骤600，对涂层区102进行喷涂，喷涂加工通过电弧喷涂进行热喷涂，选用直径为1.6mm的铝硅合金丝材，材料主要成分为AlSi12，喷涂气压为0.3-0.45Mpa，形成厚度为0.2mm的结合膜2。结合膜2与套体1和发动机基体的结合强度≥20Mpa，结合膜2的孔隙率＜5％。
如图7所示，对于套体1的非涂层区101和涂层区102的外表面形状均为圆柱面的气缸套，其制备方法具体为：
步骤S100，离心铸造到圆筒状的气缸套毛坯，采用卧式离心铸管浇注机，浇铸过程中铁液在离心力的作用下形成圆筒状的气缸套毛坯，气缸套毛坯外部包裹涂料，由于涂料内表面形成均匀分布的凹陷点，铁液填充在凹陷点内，冷却后形成铸造凸起。
步骤200，采用刷管机进行涂料清理，清理后的外圆表面具有呈随机分布的铸造凸起。
步骤300，机加工切断，切断工序采用步骤200产生的长管件毛坯，长度为500～800mm，采用切断机和自动在现检测装置，将长管件毛坯分割成长度为60～150mm的单个套体。
步骤400，机加工得到涂层区102和非涂层区101，精车内孔、精车外圆。精车外圆工序通过数控机床进行外圆加工，由于非涂层区101和涂层区102均采用截面D，即圆柱面，则对整个套体的外圆表面进行精车外圆，圆柱面由陶瓷刀具外圆弧连续自然加工而成，精车后的外圆表面粗糙度为Rz10-80。
步骤500，对涂层区102进行粗化处理，使用0.5-0.85Mpa的压缩空气加速的钢砂，对涂层区102进行粗化处理，使其周向表面粗糙度为Rz＝30-100μm，且对外表面进行吹气净化处理。
步骤600，对涂层区102进行喷涂，喷涂加工通过电弧喷涂进行热喷涂，选用直径为2.5mm的铝硅合金丝材，材料主要成分为AlSi12，喷涂气压为0.5-0.85Mpa，形成厚度为0.2mm的结合膜2。结合膜2与套体1和发动机基体的结合强度≥30Mpa，结合膜的孔隙率＜5％。
当然，对于其它截面的气缸套，选用合适的机加工工序进行加工制造，在此不做一一介绍。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种气缸套，包括套体（1），其特征在于，所述套体（1）的外表面沿其轴向分为第一区和第二区，所述第一区和所述第二区的外表面形状分别为由圆弧槽平顶截面形成的螺旋状、由波纹截面形成的螺旋状、由燕尾槽平顶截面形成的螺旋状、圆柱面或由多个铸造凸起形成的铸造面中的一种；
所述第一区为涂层区（102），所述第二区为非涂层区（101），所述涂层区（102）对应于活塞在所述套体（1）内的行程区间，且所述涂层区（102）的区域范围大于等于活塞的行程范围，所述涂层区（102）的表面设置有用于与所述套体（1）和发动机基体的材质相融合的结合膜（2），所述非涂层区（101）不设置所述结合膜（2）。
2.根据权利要求1所述的气缸套，其特征在于，所述涂层区（102）和所述非涂层区（101）的外表面形状不同。
3.根据权利要求1所述的气缸套，其特征在于，所述铸造凸起的高度为0.1~1.1mm。
4.根据权利要求1所述的气缸套，其特征在于，所述铸造凸起的密度为20～90个/cm2。
5.根据权利要求1-4任一项所述的气缸套，其特征在于，所述结合膜（2）的材料为铝硅合金。
6.根据权利要求1-4任一项所述的气缸套，其特征在于，所述结合膜（2）的厚度为0.12~0.25mm。
7.根据权利要求1-4任一项所述的气缸套，其特征在于，所述结合膜（2）的孔隙率小于8%。
8.根据权利要求1所述的气缸套，其特征在于，所述结合膜（2）与所述套体（1）和所述发动机基体之间的结合强度大于等于15MPa。
9.一种气缸套的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-8中任意一项中的气缸套，所述气缸套的制备方法包括：
S100、离心浇铸得到圆筒状的气缸套毛坯；
S200、清理所述气缸套毛坯表面的涂料；
S300、切割得到套体（1）；
S400、在所述套体（1）的外表面通过机加工或保留铸态表面，形成外表面形状不同的涂层区（102）和非涂层区（101），所述涂层区（102）和非涂层区（101）的外表面形状分别为由圆弧槽平顶截面形成的螺旋状、由波纹截面形成的螺旋状、由燕尾槽平顶截面形成的螺旋状、圆柱面或由多个铸造凸起形成的铸造面中的一种；
所述步骤S400之后还包括步骤：
S500、对所述涂层区（102）进行粗化处理；
S600、在所述涂层区（102）进行喷涂，得到结合膜（2）。
10.根据权利要求9所述的气缸套的制备方法，其特征在于，所述步骤S500中的对所述涂层区（102）进行粗化处理具体为：通过0.3~1.0MPa的压缩气体将喷砂喷射在旋转的套体（1）的涂层区（102）外表面，使所述涂层区（102）的外表面粗糙度为Rz=30-100μm。
11.根据权利要求9所述的气缸套的制备方法，其特征在于，所述步骤S600中的对所述涂层区（102）进行喷涂具体为：使用铝硅合金丝材作为喷涂材料，通过热喷涂方式将铝硅合金丝材熔化并喷涂在旋转的套体（1）的涂层区（102）外表面，喷涂气压为0.3~1MPa。
12.根据权利要求11所述的气缸套的制备方法，其特征在于，所述铝硅合金丝材的直径为1.0~3.0mm。
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