CN107639214B - 一种外圆喷铝型缸套 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种外圆喷铝型缸套，包括铸铁缸套本体，所述铸铁缸套本体的外圆设置有过渡铝膜，过渡铝膜的外表面喷涂有喷铝层。本发明所述外圆喷铝型缸套与铝缸体之间再通过浇铸铝水结合后，所述外圆喷铝型缸套与铝缸体之间的抗拉强度能达到50MPa，所述外圆喷铝型缸套与铝缸体之间的结合强度显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及汽车缸套技术领域，尤其涉及一种外圆喷铝型缸套。
背景技术
为了降低汽车油耗和减少尾气排放，全铝发动机应运而生，是欧美发动机制造企业近几年来开发的新产品，国内刚刚起步，是轻型轿车发动机的发展方向。
由于铝和铝之间的摩擦系数比铝和铸铁之间的摩擦系数要高得多，目前最主流解决办法是在铝缸体内镶铸铁气缸套，铸铁缸套是铝发动机实现低排放、低油耗核心。目前，缸套和铝缸体之间的结合通过浇铸铝水来实现结合，但是由于铝金属与铸铁之间的结晶不同，因此通常采用在铸铁缸套的表面先喷涂一层喷铝层再浇铸铝水的方式来提高铸铁缸套与铝缸体之间的结合力。但是，目前喷铝层在常压下进行喷涂，虽然操作简单方便，但是铸铁缸套与铝缸体之间的结合力有限，铸铁缸套与铝缸体之间的抗拉强度不超过30MPa。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种外圆喷铝型缸套，具体技术方案如下：
一种外圆喷铝型缸套，包括铸铁缸套本体，所述铸铁缸套本体的外圆设置有过渡铝膜，过渡铝膜的外表面喷涂有喷铝层。
作为上述技术方案的改进，所述过渡铝膜的制作方法包括如下步骤，
步骤一、制作模具
模具的主体为铸铁套，铸铁套和铸铁缸套本体是由同种材料制成，铸铁套的内壁喷涂有内铝层，铸铁套的外壁设置有电热套；将铸铁缸套本体插入模具的内部，此时铸铁缸套本体与内铝层之间为间隙配合；
步骤二、过渡铝膜的制作
将模具固定，旋转铸铁缸套本体，使得铸铁缸套本体的转速为120～160r/min；电热套通电给铸铁缸套本体加热，当铸铁缸套本体被加热到170～180℃时，立即将铸铁缸套本体的转速提高至960r/min并保持960r/min转速的状态2～3s，然后将铸铁缸套本体的转速降至60～70r/min并在该转速下将铸铁缸套本体从模具中抽出，铸铁缸套本体在60～70r/min的转速下冷却至室温，铸铁缸套本体停止转动，铸铁缸套本体的外圆形成厚度小于0.05mm的过渡铝膜。
作为上述技术方案的改进，所述喷铝层的制作方法为，在过渡铝膜的外表面以氧-乙炔焰作为热源、铝丝为喷涂材料进行喷涂作业，喷枪移动速度为350～360mm/s，铝丝的送丝速度为2.1～2.13m/min。
作为上述技术方案的改进，所述内铝层的制作方法为，在铸铁套的内壁以氧-乙炔焰作为热源、铝丝为喷涂材料进行喷涂作业，喷枪移动速度为350～360mm/s，铝丝的送丝速度为2.1～2.13m/min。
作为上述技术方案的改进，所述内铝层的厚度大于或等于1.5mm。
作为上述技术方案的改进，所述内铝层的表面粗糙度为100～200μm。
本发明所述外圆喷铝型缸套与铝缸体之间再通过浇铸铝水结合后，所述外圆喷铝型缸套与铝缸体之间的抗拉强度能达到50MPa，相对于只喷涂有喷铝层的传统缸套来说，本发明所述外圆喷铝型缸套与铝缸体之间的结合强度显著提高。
附图说明
图1为本发明所述外圆喷铝型缸套结构示意图；
图2为本发明所述铸铁缸套本体与模具结合示意图；
图3为本发明所述模具结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，所述外圆喷铝型缸套，包括铸铁缸套本体1，所述铸铁缸套本体1的外圆设置有过渡铝膜2，过渡铝膜2的外表面喷涂有喷铝层3。
所述外圆喷铝型缸套的制作方法如下：
1)、所述铸铁缸套本体1采用传统的离心铸造制成。
2)、在喷涂制成喷铝层3前，先对铸铁缸套本体1进行预处理制成过渡铝膜2，其步骤如下：
步骤一、制作模具
如图2～3所示，模具的主体为铸铁套4，铸铁套4和铸铁缸套本体1是由同种材料制成，铸铁套4的内壁喷涂有内铝层41，铸铁套4的外壁设置有电热套42；将铸铁缸套本体1插入模具的内部，此时铸铁缸套本体1与内铝层41之间为间隙配合。
所述内铝层41的制作方法为：在铸铁套4的内壁以氧-乙炔焰作为热源、铝丝为喷涂材料进行喷涂作业，喷枪移动速度为350～360mm/s，铝丝的送丝速度为2.1～2.13m/min；喷涂制成的内铝层41的厚度大于或等于1.5mm，内铝层41的表面粗糙度为100～200μm。
步骤二、过渡铝膜的制作
将模具固定，由于铸铁缸套本体1与内铝层41之间为间隙配合，因此铸铁缸套本体1与内铝层41之间存在间隙使得铸铁缸套本体1即使旋转也不影响模具；旋转铸铁缸套本体1，使得铸铁缸套本体1的转速为120～160r/min；电热套42通电给铸铁缸套本体1加热，当铸铁缸套本体1被加热到170～180℃时，此时由于铸铁缸套本体1受热膨胀，由于铝的热膨胀系数远大于铸铁的热膨胀系数，因此受热膨胀的内铝层41与铸铁缸套本体1之间接触并产生摩擦，严格控制内铝层41的表面粗糙度，内铝层41的表面粗糙度过小，内铝层41与铸铁缸套本体1之间没有足够的初始摩擦力，内铝层41的表面粗糙度过大，不利于后续过渡铝膜2的成型；当铸铁缸套本体1的转速提高至960r/min并保持960r/min转速的状态2～3s时，铸铁缸套本体1高速旋转并与内铝层41剧烈摩擦，摩擦产生的高温使得内铝层41开始融化并附着在铸铁缸套本体1的外圆，内铝层41融化过程中会进一步膨胀使得金属铝与铸铁缸套本体1的外壁之间紧密结合；在离心力的作用下，大部分的铝水被甩出，只残留薄薄的一层覆盖在铸铁缸套本体1的外壁，而60～70r/min的转速下产生的离心力不足以将残留的铝水再甩出；当铸铁缸套本体1的转速降至60～70r/min并在该转速下将铸铁缸套本体1从模具中抽出，铸铁缸套本体1在60～70r/min的转速下冷却至室温，铸铁缸套本体1停止转动，铸铁缸套本体1的外圆形成厚度小于0.05mm的过渡铝膜2。在该过程中，由于高温膨胀的作用，使得过渡铝膜2与铸铁缸套本体1之间结合紧密；再加上，在高温下，铸铁套4上的一些金属粒子随着内铝层41形成的铝水混合，铸铁套4上的微量金属粒子掺杂在铝原子中结晶形成过渡铝膜2，而铸铁套4和铸铁缸套本体1是由同种材料制成，因此，过渡铝膜2更易与铸铁缸套本体1结合。
3)、在过渡铝膜2的外表面以氧-乙炔焰作为热源、铝丝为喷涂材料进行喷涂作业，喷枪移动速度为350～360mm/s，铝丝的送丝速度为2.1～2.13m/min。
在上述实施例中，内铝层41与铸铁缸套本体1之间最初界面接触点上产生犁削-粘合现象。由于单位摩擦力很大，粘合区增多。继续摩擦使这些粘合点产生剪切撕裂，内铝层41上的金属粒子易表面迁移到铸铁缸套本体1的外壁。界面上的犁削-粘合-撕裂过程进行时，摩擦力矩增加时界面温度增高。当整个界面上形成一个连续塑性状态薄层后，摩擦力矩降低到最小值。界面金属成为塑性状态并在压力作用下不断被挤出。由于机械混合和扩散作用，在结合面附近区域内发生一定程度的合金化，这有助于提高过渡铝膜2与铸铁缸套本体1之间的结合力。
铸铁缸套本体1在960r/min的转速下保持2～3s，在该转速下，内铝层41已经被熔化成铝水了；此时，转速再提高，温度易提升，不但不利于后续金属粒子结晶，而且还加速界面金属被挤出，不利于后续形成过渡铝膜2；而转速低于960r/min，则需要更长的时间才能使得内铝层41熔化成铝水，这也不利于后续形成过渡铝膜2。
本发明所述外圆喷铝型缸套与铝缸体之间再通过浇铸铝水结合后，本发明所述外圆喷铝型缸套与铝缸体之间的抗拉强度为45～50MPa，本发明所述外圆喷铝型缸套与铝缸体之间的结合强度显著提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种外圆喷铝型缸套，包括铸铁缸套本体，其特征在于：所述铸铁缸套本体的外圆设置有过渡铝膜，过渡铝膜的外表面喷涂有喷铝层；
所述过渡铝膜的制作方法包括如下步骤，
步骤一、制作模具
模具的主体为铸铁套，铸铁套和铸铁缸套本体是由同种材料制成，铸铁套的内壁喷涂有内铝层，铸铁套的外壁设置有电热套；将铸铁缸套本体插入模具的内部，此时铸铁缸套本体与内铝层之间为间隙配合；
步骤二、过渡铝膜的制作
将模具固定，旋转铸铁缸套本体，使得铸铁缸套本体的转速为120~160r/min；电热套通电给铸铁缸套本体加热，当铸铁缸套本体被加热到170~180℃时，立即将铸铁缸套本体的转速提高至960r/min并保持960r/min转速的状态2~3s，然后将铸铁缸套本体的转速降至60~70r/min，铸铁缸套本体在60~70r/min的转速下冷却至室温，并在该转速下将铸铁缸套本体从模具中抽出，铸铁缸套本体停止转动，铸铁缸套本体的外圆形成厚度小于0.05mm的过渡铝膜。
2.根据权利要求1所述的一种外圆喷铝型缸套，其特征在于：所述喷铝层的制作方法为，在过渡铝膜的外表面以氧-乙炔焰作为热源、铝丝为喷涂材料进行喷涂作业，喷枪移动速度为350~360mm/s，铝丝的送丝速度为2.1～2.13m/min。
3.根据权利要求1所述的一种外圆喷铝型缸套，其特征在于：所述内铝层的制作方法为，在铸铁套的内壁以氧-乙炔焰作为热源、铝丝为喷涂材料进行喷涂作业，喷枪移动速度为350~360mm/s，铝丝的送丝速度为2.1～2.13m/min。
4.根据权利要求3所述的一种外圆喷铝型缸套，其特征在于：所述内铝层的厚度大于或等于1.5mm。
5.根据权利要求3所述的一种外圆喷铝型缸套，其特征在于：所述内铝层的表面粗糙度为100~200μm。
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