CN107639223B - 一种铸铁缸套的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铸铁缸套的制备工艺，通过在模具的内壁涂覆有经过配方优化的涂料制成涂层，采用离心铸造的方式铸造成铸件，再将将铸件采用氯化氢乙醇溶液与进行超声波处理，然后采用高速喷砂方式对铸件的内壁进行粗化处理，最后利用共渗剂进行共渗处理制成共渗层。该铸铁缸套的成品率高达96.3~97.2%，与市场上同类型的传统缸套对比，本发明所述铸铁缸套的耐磨性提高了33.9~35.1%，能有效地延长其使用寿命。

Description

一种铸铁缸套的制备工艺

技术领域

本发明涉及缸套技术领域，尤其涉及一种铸铁缸套的制备工艺。

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。

现有铸铁缸套的加工方式存在着成品率低，成品后缸套内壁的耐磨性有限的缺陷。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种铸铁缸套的制备工艺，具体技术方案如下：

一种铸铁缸套的制备工艺，包括以下步骤：

步骤一、制备涂料

将硅微粉、钠基膨润土、高铝矾土、硬脂酸钠、苯并噁嗪树脂、氯化铜加入碾轮式混砂机中，混碾25~30分钟；将碾压好的物料倒入搅拌桶中，加入水后以200~230转/分的转速搅拌3~4小时，即制得涂料；

步骤二、制备铁水

按如下化学成分百分含量进行配料：C:3.3~3.5%，Si:1.6~1.8%，Mn:0.5~0.7%，P:0.11~0.13%，S:0.04~0.06%，Cr:0.08~0.12%，孕育剂:0.8%，其余为Fe，将上述配料倒入中频感应电炉中进行熔炼，铁水出炉温度为1450~1480℃；

步骤三、浇铸

在模具的内壁涂覆涂料制成涂层，涂层厚度为0.5~0.7mm，之后将铁水倒入模具中，采用离心铸造的方式铸造成铸件，铸件冷却至室温脱模；

步骤四、表面处理

将铸件浸入氯化氢乙醇溶液中，然后进行超声波处理，所使用超声波频率35~40KHz，处理时间30分钟，处理后的铸件立即使用110~120℃的热风吹20~30分钟；然后采用高速喷砂方式对铸件的内壁进行粗化处理，粗化后铸件内壁的表面粗糙度为50~250μm；在粗化后铸件内壁均匀涂抹一层共渗剂，然后使用等离子体火炬在铸件的内壁制成共渗层；

步骤五、精加工

按照设计尺寸对铸件的外壁进行粗车、精车，然后珩磨、抛光处理即得到成品。

作为上述技术方案的改进，所述孕育剂为稀土硅铁合金孕育剂。

作为上述技术方案的改进，所述涂料中硅微粉、钠基膨润土、高铝矾土、硬脂酸钠、苯并噁嗪树脂、氯化铜、水的质量比为100:（25~30）:（23~25）:（1.1~1.2）:（33~35）:（1.2~1.3）:（200~220）。

作为上述技术方案的改进，所述硅微粉的粒度为325~400目。

作为上述技术方案的改进，所述钠基膨润土的粒度为325~400目。

作为上述技术方案的改进，所述高铝矾土的粒度为325~400目。

作为上述技术方案的改进，所述苯并噁嗪树脂的粒度为325~400目。

作为上述技术方案的改进，所述氯化氢乙醇溶液中氯化氢的质量分数为1.5~2.2%。

作为上述技术方案的改进，所述共渗剂由碳化硼、脱水硼砂、石墨、氟硼酸钾、稀土硅铁合金、辉钼、机油按照质量比为（30~35）:（11~13）:（3.3~3.5）:（1.1~1.3）:（6.1~6.2）:（0.7~0.8）:（125~130）的比例混合均匀制成。

本发明的有益效果：本发明所述铸铁缸套的成品率高达96.3~97.2%，与市场上同类型的传统缸套对比，本发明所述铸铁缸套的耐磨性提高了33.9~35.1%，能有效地延长其使用寿命。

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。

实施例1

1）、将100质量份且粒度为325~400目的硅微粉、25质量份且粒度为325~400目的钠基膨润土、23质量份且粒度为325~400目的高铝矾土、1.1质量份的硬脂酸钠、33质量份且粒度为325~400目的苯并噁嗪树脂、1.2质量份的氯化铜加入碾轮式混砂机中，混碾25分钟；将碾压好的物料倒入搅拌桶中，加入200质量份的水后以200转/分的转速搅拌3小时，即制得涂料。

2）、按如下化学成分百分含量进行配料：C:3.3~3.5%，Si:1.6~1.8%，Mn:0.5~0.7%，P:0.11~0.13%，S:0.04~0.06%，Cr:0.08~0.12%，稀土硅铁合金孕育剂:0.8%，其余为Fe，将上述配料倒入中频感应电炉中进行熔炼，铁水出炉温度为1450℃。

3）、在模具的内壁涂覆涂料制成涂层，涂层厚度为0.5mm，之后将铁水倒入模具中，采用离心铸造的方式铸造成铸件，铸件冷却至室温脱模。

4）、将铸件浸入氯化氢乙醇溶液中，氯化氢乙醇溶液中氯化氢的质量分数为1.5%，然后进行超声波处理，所使用超声波频率35KHz，处理时间30分钟，处理后的铸件立即使用110℃的热风吹30分钟；然后采用高速喷砂方式对铸件的内壁进行粗化处理，粗化后铸件内壁的表面粗糙度为50~250μm；在粗化后铸件内壁均匀涂抹一层共渗剂，共渗剂由碳化硼、脱水硼砂、石墨、氟硼酸钾、稀土硅铁合金、辉钼、机油按照质量比为30:11:3.3:1.1:6.1:0.7:125的比例混合均匀制成，然后使用等离子体火炬在铸件的内壁制成共渗层。

5）、按照设计尺寸对铸件的外壁进行粗车、精车，然后珩磨、抛光处理即得到成品。成品率为96.3%。

按NJ127-2001《气缸套、活塞环快速磨损试验方法》的规定，本发明所述铸铁缸套的耐磨性与市场上同类型的传统缸套作对比，其耐磨性提高了33.9%。

实施例2

1）、将100质量份且粒度为325~400目的硅微粉、28质量份且粒度为325~400目的钠基膨润土、25质量份且粒度为325~400目的高铝矾土、1.2质量份的硬脂酸钠、35质量份且粒度为325~400目的苯并噁嗪树脂、1.2质量份的氯化铜加入碾轮式混砂机中，混碾30分钟；将碾压好的物料倒入搅拌桶中，加入210质量份的水后以220转/分的转速搅拌3小时，即制得涂料。

2）、按如下化学成分百分含量进行配料：C:3.3~3.5%，Si:1.6~1.8%，Mn:0.5~0.7%，P:0.11~0.13%，S:0.04~0.06%，Cr:0.08~0.12%，稀土硅铁合金孕育剂:0.8%，其余为Fe，将上述配料倒入中频感应电炉中进行熔炼，铁水出炉温度为1460℃。

3）、在模具的内壁涂覆涂料制成涂层，涂层厚度为0.6mm，之后将铁水倒入模具中，采用离心铸造的方式铸造成铸件，铸件冷却至室温脱模。

4）、将铸件浸入氯化氢乙醇溶液中，氯化氢乙醇溶液中氯化氢的质量分数为1.5~2.2%，然后进行超声波处理，所使用超声波频率35~40KHz，处理时间30分钟，处理后的铸件立即使用110~120℃的热风吹20~30分钟；然后采用高速喷砂方式对铸件的内壁进行粗化处理，粗化后铸件内壁的表面粗糙度为50~250μm；在粗化后铸件内壁均匀涂抹一层共渗剂，共渗剂由碳化硼、脱水硼砂、石墨、氟硼酸钾、稀土硅铁合金、辉钼、机油按照质量比为33:12:3.5:1.2:6.1:0.8:130的比例混合均匀制成，然后使用等离子体火炬在铸件的内壁制成共渗层。

5）、按照设计尺寸对铸件的外壁进行粗车、精车，然后珩磨、抛光处理即得到成品，成品率为97.2%。

按NJ127-2001《气缸套、活塞环快速磨损试验方法》的规定，本发明所述铸铁缸套的耐磨性与市场上同类型的传统缸套作对比，其耐磨性提高了35.1%。

实施例3

1）、将100质量份且粒度为325~400目的硅微粉、30质量份且粒度为325~400目的钠基膨润土、25质量份且粒度为325~400目的高铝矾土、1.2质量份的硬脂酸钠、35质量份且粒度为325~400目的苯并噁嗪树脂、1.3质量份的氯化铜加入碾轮式混砂机中，混碾30分钟；将碾压好的物料倒入搅拌桶中，加入220质量份的水后以230转/分的转速搅拌4小时，即制得涂料。

2）、按如下化学成分百分含量进行配料：C:3.3~3.5%，Si:1.6~1.8%，Mn:0.5~0.7%，P:0.11~0.13%，S:0.04~0.06%，Cr:0.08~0.12%，稀土硅铁合金孕育剂:0.8%，其余为Fe，将上述配料倒入中频感应电炉中进行熔炼，铁水出炉温度为1480℃。

3）、在模具的内壁涂覆涂料制成涂层，涂层厚度为0.7mm，之后将铁水倒入模具中，采用离心铸造的方式铸造成铸件，铸件冷却至室温脱模。

4）、将铸件浸入氯化氢乙醇溶液中，氯化氢乙醇溶液中氯化氢的质量分数为2.2%，然后进行超声波处理，所使用超声波频率40KHz，处理时间30分钟，处理后的铸件立即使用120℃的热风吹30分钟；然后采用高速喷砂方式对铸件的内壁进行粗化处理，粗化后铸件内壁的表面粗糙度为50~250μm；在粗化后铸件内壁均匀涂抹一层共渗剂，共渗剂由碳化硼、脱水硼砂、石墨、氟硼酸钾、稀土硅铁合金、辉钼、机油按照质量比为35:13:3.5:1.3:6.2:0.8:130的比例混合均匀制成，然后使用等离子体火炬在铸件的内壁制成共渗层。

5）、按照设计尺寸对铸件的外壁进行粗车、精车，然后珩磨、抛光处理即得到成品，成品率为96.7%。

按NJ127-2001《气缸套、活塞环快速磨损试验方法》的规定，本发明所述铸铁缸套的耐磨性与市场上同类型的传统缸套作对比，其耐磨性提高了34.3%。

在上述实施例中，涂料中的硅微粉为骨料，钠基膨润土为粘结剂，高铝矾土为保温剂，硬脂酸钠为分散剂；苯并噁嗪树脂具有优异的耐热性和阻燃性，而且固化过程中没有小分子释放，固化收缩率几乎为零，模量大，强度高，因此苯并噁嗪树脂不但能够显著提高涂料的保温效果，而且固化后的苯并噁嗪树脂具有优异的弹性模量，其具有优异的缓冲效果，有助于降低热胀冷缩产生的热应力，能够有效消除铸件内部微小裂纹的产生，同时不会影响铸件的质量，还利于后续进行脱模；其中，氯化铜为催化剂，有助于促进苯并噁嗪树脂进行自固化，避免引入外来固化剂导致小分子的释放，避免后续小分子产生气泡。通过对涂料工艺的优化，使得本发明所述铸铁缸套的成品率显著提高。

氯化氢乙醇溶液是氯化氢溶于乙醇中形成的溶液，氯化氢乙醇溶液与超声波处理协同配合，使铸件内壁最外层的石墨全部脱落形成无石墨分布的粗糙金属表层，氯化氢电离出来的氢离子还能够将铸件表面的金属给腐蚀掉，进一步加深铸件内壁最外层的凹坑；经过氯化氢乙醇溶液处理后，再经过高速喷砂方式对铸件的内壁进行再次粗化，高速喷砂会剧烈撞击铸件内壁最外层的凹坑，将因为氢离子腐蚀带来的疏松组织结构再次变得紧密。再次粗化后的铸件内壁使用共渗剂进行共渗处理制成共渗层，碳化硼和脱水硼砂为供硼剂，石墨为供碳剂，氟硼酸钾为活化剂，稀土硅铁合金为还原剂，机油为稀释剂，辉钼是硫化物的一种，辉钼能够提高共渗层的韧性，具有降低活塞与共渗层磨损的效果；共渗层的存在，使得本发明所述铸铁缸套的耐磨性显著提高。

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 (8)

1.一种铸铁缸套的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、制备涂料

将硅微粉、钠基膨润土、高铝矾土、硬脂酸钠、苯并噁嗪树脂、氯化铜加入碾轮式混砂机中，混碾25～30分钟；将碾压好的物料倒入搅拌桶中，加入水后以200～230转/分的转速搅拌3～4小时，即制得涂料；

步骤二、制备铁水

按如下化学成分百分含量进行配料：C:3.3～3.5％，Si:1.6～1.8％，Mn:0.5～0.7％，P:0.11～0.13％，S:0.04～0.06％，Cr:0.08～0.12％，孕育剂:0.8％，其余为Fe，将上述配料倒入中频感应电炉中进行熔炼，铁水出炉温度为1450～1480℃；

步骤三、浇铸

在模具的内壁涂覆涂料制成涂层，涂层厚度为0.5～0.7mm，之后将铁水倒入模具中，采用离心铸造的方式铸造成铸件，铸件冷却至室温脱模；

步骤四、表面处理

将铸件浸入氯化氢乙醇溶液中，然后进行超声波处理，所使用超声波频率35～40KHz，处理时间30分钟，处理后的铸件立即使用110～120℃的热风吹20～30分钟；然后采用高速喷砂方式对铸件的内壁进行粗化处理，粗化后铸件内壁的表面粗糙度为50～250μm；在粗化后铸件内壁均匀涂抹一层共渗剂，然后使用等离子体火炬在铸件的内壁制成共渗层；

其中，所述共渗剂由碳化硼、脱水硼砂、石墨、氟硼酸钾、稀土硅铁合金、辉钼、机油按照质量比为(30～35):(11～13):(3.3～3.5):(1.1～1.3):(6.1～6.2):(0.7～0.8):(125～130)的比例混合均匀制成；

步骤五、精加工

按照设计尺寸对铸件的外壁进行粗车、精车，然后珩磨、抛光处理即得到成品。

2.根据权利要求1所述的一种铸铁缸套的制备工艺，其特征在于：所述孕育剂为稀土硅铁合金孕育剂。

3.根据权利要求1所述的一种铸铁缸套的制备工艺，其特征在于：所述涂料中硅微粉、钠基膨润土、高铝矾土、硬脂酸钠、苯并噁嗪树脂、氯化铜、水的质量比为100:(25～30):(23～25):(1.1～1.2):(33～35):(1.2～1.3):(200～220)。

4.根据权利要求3所述的一种铸铁缸套的制备工艺，其特征在于：所述硅微粉的粒度为325～400目。

5.根据权利要求3所述的一种铸铁缸套的制备工艺，其特征在于：所述钠基膨润土的粒度为325～400目。

6.根据权利要求3所述的一种铸铁缸套的制备工艺，其特征在于：所述高铝矾土的粒度为325～400目。

7.根据权利要求3所述的一种铸铁缸套的制备工艺，其特征在于：所述苯并噁嗪树脂的粒度为325～400目。

8.根据权利要求1所述的一种铸铁缸套的制备工艺，其特征在于：所述氯化氢乙醇溶液中氯化氢的质量分数为1.5～2.2％。