CN107639215A

CN107639215A - 一种铝硅钛合金缸套的制作方法

Info

Publication number: CN107639215A
Application number: CN201710613878.6A
Authority: CN
Inventors: 黄德松
Original assignee: Mcc Real Estate Chongqing Co Ltd
Current assignee: Mcc Real Estate Chongqing Co Ltd
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2018-01-30
Anticipated expiration: 2037-10-24
Also published as: CN107639215B

Abstract

本发明涉及一种铝硅钛合金缸套的制作方法，先制作模具型腔为正十棱柱形且型芯为圆柱形的模具，然后将铝硅钛合金熔融成液态材料浇注到上述的模具中，采用离心铸造制成毛坯；在离心铸造过程中，转速为5500~5800rpm，浇注温度为1720~1750℃；毛坯脱模后对毛坯的最外层进行车削加工成圆筒状粗坯，粗坯经过珩磨、抛光处理即得到所述铝硅钛合金缸套。本发明所述铝硅钛合金缸套，具有重量轻、耐磨性高、使用寿命长的优点，铸造夹渣、气孔等缺陷少，成品率能达到98.3%以上。

Description

一种铝硅钛合金缸套的制作方法

技术领域

本发明涉及缸套技术领域，尤其涉及一种铝硅钛合金缸套的制作方法。

背景技术

缸套就是气缸套的简称，它镶在缸体的缸筒内，与活塞和缸盖共同组成燃烧室。缸套分为干缸套和湿缸套两大类。背面不接触冷却水的气缸套叫干缸套，背面和冷却水接触的气缸套是湿缸套。干缸套厚度较薄、结构简单、加工方便。湿缸套直接接触冷却水，所以有利于发动机的冷却，有利于发动机的小型轻量化。

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。传统上的铸铁被广泛的用作缸套材料，但铸铁材料密度大，导热性差，与铝合金活塞材料的热物理相容性差，难于进一步缩小配缸间隙，不能高效经济地解决高功率内燃机的技术问题。

目前，申请号为201110308947.5的发明专利“一种颗粒增强铝硅钛合金气缸套及其制备方法”采用离心铸造的方法使AlSiTi颗粒在筒状缸套铸件的外层高度偏聚，从而提高缸套的耐磨性能。然而，这种缸套由于是AlSiTi颗粒偏聚在外层，在离心铸造过程中，铸造夹渣、气孔等缺陷易被AlSiTi颗粒排挤至铸件中、内层区域，这使得缸套成品率降低；再加上由于铸件内层区域还是含有大量铝，其与铝活塞之间的摩擦系数仍然很大，这不利于后续降低发动机油耗。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种铝硅钛合金缸套的制作方法，具体技术方案如下：

一种铝硅钛合金缸套的制作方法，包括以下步骤：

步骤一、模具的制备

所述模具型腔为正十棱柱形，所述型芯为圆柱形；

步骤二、离心铸造

将铝硅钛合金熔融成液态材料浇注到步骤一中所述的模具中，采用离心铸造制成毛坯；在离心铸造过程中，转速为5500~5800rpm，浇注温度为1720~1750℃；毛坯脱模后对毛坯的最外层进行车削加工成圆筒状粗坯，粗坯经过珩磨、抛光处理即得到所述铝硅钛合金缸套。

作为上述技术方案的改进，所述铝硅钛合金中Si含量为23~26wt.%，Ti含量为3~4wt.%，Fe含量为0.6~0.7wt.%，Mg含量为0.05~0.06wt.%，Ni含量为0.03~0.04wt.%，BN含量为1.1~1.2wt.%，其余为Al。

所述铝硅钛合金的制作方法是按照配比量，在1900~1950℃的Al液中加入Si粉、Ti金属、Fe粉、Mg金属、Ni金属、立方氮化硼粉混合熔炼均匀，熔炼过程中通入氮气为保护气。

作为上述技术方案的改进，所述立方氮化硼粉的平均粒径为100nm。

本发明的有益效果：本发明采用离心铸造再车削加工除去毛坯棱边获得铝硅钛合金缸套，具有重量轻、耐磨性高、使用寿命长的优点，铸造夹渣、气孔等缺陷少，成品率能达到98.3%以上。

附图说明

图1为本发明所述毛坯结构示意图；

图2为本发明所述粗坯结构示意图。

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。

所述铝硅钛合金缸套的制作方法，包括以下步骤：

步骤一、模具的制备

所述模具型腔为正十棱柱形，所述型芯为圆柱形；

步骤二、离心铸造

将铝硅钛合金熔融成液态材料浇注到步骤一中所述的模具中，采用离心铸造制成毛坯1，毛坯1如图1所示；在离心铸造过程中，转速为5500~5800rpm，浇注温度为1720~1750℃；毛坯脱模后对毛坯的最外层进行车削加工成圆筒状粗坯2，粗坯2如图2所示，粗坯经过珩磨、抛光处理即得到所述铝硅钛合金缸套。

所述铝硅钛合金中Si含量为23~26wt.%，Ti含量为3~4wt.%，Fe含量为0.6~0.7wt.%，Mg含量为0.05~0.06wt.%，Ni含量为0.03~0.04wt.%，BN含量为1.1~1.2wt.%，其余为Al。所述铝硅钛合金的制作方法是：按照配比量，在1900~1950℃的Al液中加入Si粉、Ti金属、Fe粉、Mg金属、Ni金属、平均粒径为100nm的立方氮化硼粉混合熔炼均匀，熔炼过程中通入氮气为保护气。

所述铝硅钛合金缸套的密度为2.23~2.3kg/m³，成品率能达到98.3%以上。

在1900~1950℃的高温下，Si、Ti、Fe、Mg、Ni、BN、Al分散均匀；其中，平均粒径为100nm的立方氮化硼粉在1900~1950℃仍为立方氮化硼晶体。而铝硅钛合金熔融成液态材料后，在离心铸造过程中，由于离心力的存在，使得AlSiTi颗粒在毛坯1的外层高度偏聚，由于模具型腔为正十棱柱形，使得离心时，在模具型腔的拐角处的离心力达到最大，也就促使大颗粒的铸造夹渣和大体积的气泡易集中在模具型腔的拐角处，而BN的相对分子质量小于Al的相对原子质量，BN结晶颗粒易聚集在毛坯1的最内层，在浇注温度为1720~1750℃时，BN仍为结晶颗粒状态，BN结晶颗粒在液态材料中流动至毛坯1的内层集聚；而冷却后的毛坯1的棱边处集聚铸造夹渣和气孔，通过车削加工将棱边处集聚铸造夹渣和气孔全部去除制成粗坯2，这使得缸套成品率能达到98.3%以上；同时，由于所述铝硅钛合金缸套的内层中除了Al以外，大部分为BN结晶颗粒，立方氮化硼硬度高、韧性好，使得所述铝硅钛合金缸套的内腔在高温下不易变形，耐磨性显著提高，纯铝缸套与纯铝活塞之间的摩擦系数，所述铝硅钛合金缸套与铝活塞之间的摩擦系数要小。Fe、Ni由于其相对原子质量要比Al大的多且熔点也比Al高的多，因此Fe、Ni在离心铸造时先结晶且在离心力的作用下易偏聚在毛坯1的中层、外层，这有助于BN结晶颗粒在毛坯1的内层集聚。其中，毛坯1的棱边过多，则易提高模具型腔的制作难度，毛坯1的棱边过少，则在切削棱边时易造成大量浪费，还易导致一些铸造夹渣和气孔不能及时聚集在棱边即由于液态材料粘度变大导致其残留在毛坯1的中层；正十边形既是轴对称图形，又是中心对称图形，其边长与其外接圆半径比符合黄金分割比，因此在离心铸造时，易使得铸造夹渣和气孔在短时间内即大量集聚，提高成品率，还降低后续切削时的阻力。

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

1.一种铝硅钛合金缸套的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、模具的制备

所述模具型腔为正十棱柱形，所述型芯为圆柱形；

步骤二、离心铸造

2.根据权利要求1所述的一种铝硅钛合金缸套的制作方法，其特征在于：所述铝硅钛合金中Si含量为23~26wt.%，Ti含量为3~4wt.%，Fe含量为0.6~0.7wt.%，Mg含量为0.05~0.06wt.%，Ni含量为0.03~0.04wt.%，BN含量为1.1~1.2wt.%，其余为Al。

3.根据权利要求2所述的一种铝硅钛合金缸套的制作方法，其特征在于：所述铝硅钛合金的制作方法为，按照配比量，在1900~1950℃的Al液中加入Si粉、Ti金属、Fe粉、Mg金属、Ni金属、立方氮化硼粉混合熔炼均匀，熔炼过程中通入氮气为保护气。

4.根据权利要求3所述的一种铝硅钛合金缸套的制作方法，其特征在于：所述立方氮化硼粉的平均粒径为100nm。