CN108796249A - 一种铝合金气缸套的局部颗粒增强方法 - Google Patents

一种铝合金气缸套的局部颗粒增强方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种铝合金气缸套的局部颗粒增强方法，包括以下步骤：熔炼共晶铝硅合金，去除气体、杂质；对共晶铝硅合金进行升温；共晶铝硅合金倒入中间包，采用超声波变幅杆进行振动；浇入离心铸造成型模具中，离心，成型，冷却凝固后，获得内层局部颗粒增强铝合金气缸套毛坯；气缸套毛皮进行机械车削、预热处理；对气缸套基体内表面进行喷涂；对气缸套进行第一次时效处理、粗加工、精加工，精加工前需进行第二次时效处理；半精珩磨和精珩磨加工，得到气缸套成品。本发明通过对铝硅合金依次进行升升温、超声振动、热处理、喷涂和表面处理，增强了气缸套的颗粒层的细化以及分布的均匀性，同时提高了铝合金气缸套的表面摩擦力，耐热性和使用寿命。

Description

一种铝合金气缸套的局部颗粒增强方法
技术领域
本发明属于气缸套加工技术领域，涉及到一种铝合金气缸套的局部颗粒增强方法。
背景技术
过共晶铝硅合金初生硅晶粒较为粗大，过共晶铝硅合金气缸套在使用一段时间之后，内孔磨损加剧，缸壁和活塞环之间产生较大的间隙，致使发动机跑气，有效功率升高，机油耗量大幅度上升，发动机使用寿命升高。因此，研发改善气缸套内表面组织结构，获得具有更高耐磨性能、更低磨损系数的铝合金气缸套显得尤为重要。
目前，铝合金气缸套采用离心铸造方法制备而成，初生硅和Mg2Si颗粒粒径较大，难以获得细小均匀的高硬度的气缸套，进而导致气缸套的颗粒层无法细化且分布的不均匀，易造成气缸套的耐摩擦性能差，耐热性差以及使用寿命短的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金气缸套的局部颗粒增强方法，解决了现有铝合金气缸套存在的颗粒层无法实现细化以及分布不均，导致气缸套的耐磨性差、耐热性差和使用寿命短的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种铝合金气缸套的局部颗粒增强方法，包括以下步骤：
S1、用电磁加热炉熔炼共晶铝硅合金，去除共晶铝硅合金中的气体、杂质；
S2、将熔炼好的共晶铝硅合金进行升温，升温至690℃；
S3、将升温至690℃的共晶铝硅合金倒入中间包，超声波变幅杆伸入到中间浇注包熔体表面以下，进行振动，并保持溶体的温度在570-665℃；
S4、将超声振动处理后的半固态浆料浇入预热到200～350℃的离心铸造成型模具中，离心，成型，冷却凝固后，获得内层局部颗粒增强铝合金气缸套毛坯；
S5、对离心铸造获得的气缸套毛皮进行机械车削，去除气缸套表皮的毛刺；
S6、将毛刺去除后的气缸套进行预热处理，预热处理结束后，对气缸套基体内表面进行喷涂；
S7、喷涂结束后，将气缸套进行第一次时效处理，依次对气缸套进行粗加工和精加工，精加工前需进行第二次时效处理；
S8、冷却完成后，对气缸套内表面进行半精珩磨和精珩磨加工，得到气缸套成品。
进一步地，所述步骤S2中共晶铝硅合金的升温速度为45-95℃/h，直至温度升至690℃。
进一步地，所述步骤S3中，超声波变幅杆的振动条件为在520-580W超声功率下超声振动2-8min。
进一步地，所述步骤S6中预热处理的温度为85-130℃，预热时长为10-30min。
进一步地，所述步骤S6中，喷涂的条件为，气缸套旋转速度为60-120r/min，喷枪移动速度为15-45mm/min，送粉量为20-30g/min，喷枪往复喷涂2-4次。
进一步地，所述第一次时效处理与第二次时效处理的条件相同，时效处理的条件为：温度在115-145℃时装入炉，温度升高的速度≤100℃/h，当加热温度达到450℃时，保温0.3-1h，炉内冷却，最后在小于250℃温度下出炉空冷，出炉冷却时长为4-10h。
进一步地，所述涂层制备的原料为镍碳化钨粉末，所述镍碳化钨粉末中镍的质量百分比为65-92.8％，碳化钨的质量百分比为2-10％，铝的质量百分比为0.3-0.5％。
进一步地，所述步骤S8中，半精珩磨至内孔尺寸比成品内孔尺寸小0.01-0.03mm。
本发明的有益效果：
本发明提供的铝合金气缸套的局部颗粒增强方法，通过对铝硅合金依次进行升升温、超声振动、热处理、喷涂和表面处理，增强了气缸套的颗粒层的细化以及分布的均匀性，同时提高了铝合金气缸套的表面摩擦力，耐热性，进而提高了气缸套的使用寿命，升高制造成本。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明为一种铝合金气缸套的局部颗粒增强方法，包括以下步骤：
S1、用电磁加热炉熔炼共晶铝硅合金，去除共晶铝硅合金中的气体、杂质；
S2、将熔炼好的共晶铝硅合金进行升温，升温的速度为45℃/h，直至温度升至690℃；
S3、将升温至690℃的共晶铝硅合金倒入中间包，超声波变幅杆伸入到中间浇注包熔体表面以下，在520W超声功率下超声振动2min，并保持熔体温度在570℃；
S4、将超声振动处理后的半固态浆料浇入预热到200℃的离心铸造成型模具中，在2000r/min的转速下，转动15min，成型，冷却凝固后，获得内层局部颗粒增强铝合金气缸套毛坯；
S5、对离心铸造获得的气缸套毛皮进行机械车削，去除气缸套表皮的毛刺；
S6、将毛刺去除后的气缸套进行预热处理，预热温度为85℃，预热时长为10min，预热处理结束后，对气缸套基体内表面进行喷涂，气缸套旋转速度为60r/min，喷枪移动速度为15mm/min，送粉量为20g/min，喷枪往复喷涂2次，其中，所述喷涂的方法采用等离子喷涂；
S7、喷涂结束后，将气缸套进行第一次时效处理，依次对气缸套进行粗加工和精加工，精加工前需进行第二次时效处理，所述第一次时效处理与第二次时效处理的条件相同，时效处理的条件为：温度在115℃时装入炉，温度升高的速度≤100℃/h，当加热温度达到450℃时，保温0.3h，炉内冷却，最后在小于250℃温度下出炉空冷，出炉冷却时长为4h，其中，涂层制备的原料为镍碳化钨粉末，所述镍碳化钨粉末中镍的质量百分比为91.7％，碳化钨的质量百分比为8％，铝的质量百分比为0.3％。
S8、冷却完成后，对气缸套内表面进行半精珩磨和精珩磨加工，得到气缸套成品，所述半精珩磨至内孔尺寸比成品内孔尺寸小0.01mm。
其中，喷涂结束后，对气缸套内表面进行半精珩磨，半随后进行精珩磨加工至成品尺寸。
实施例2
本发明为一种铝合金气缸套的局部颗粒增强方法，包括以下步骤：
S1、用电磁加热炉熔炼共晶铝硅合金，去除共晶铝硅合金中的气体、杂质；
S2、将熔炼好的共晶铝硅合金进行升温，升温的速度为70℃/h，直至温度升至690℃；
S3、将升温至690℃的共晶铝硅合金倒入中间包，超声波变幅杆伸入到中间浇注包熔体表面以下，在550W超声功率下超声振动5min，并保持熔体温度在615℃；
S4、将超声振动处理后的半固态浆料浇入预热到280℃的离心铸造成型模具中，在2700r/min的转速下，转动30min，成型，冷却凝固后，获得内层局部颗粒增强铝合金气缸套毛坯；
S5、对离心铸造获得的气缸套毛皮进行机械车削，去除气缸套表皮的毛刺；
S6、将毛刺去除后的气缸套进行预热处理，预热温度为115℃，预热时长为15min，预热处理结束后，对气缸套基体内表面进行喷涂，气缸套旋转速度为90r/min，喷枪移动速度为30mm/min，送粉量为25g/min，喷枪往复喷涂3次，其中，所述喷涂的方法采用等离子喷涂；
S7、喷涂结束后，将气缸套进行第一次时效处理，依次对气缸套进行粗加工和精加工，精加工前需进行第二次时效处理，所述第一次时效处理与第二次时效处理的条件相同，时效处理的条件为：温度在130℃时装入炉，温度升高的速度≤100℃/h，当加热温度达到450℃时，保温0.6h，炉内冷却，最后在小于250℃温度下出炉空冷，出炉冷却时长为7h，其中，涂层制备的原料为镍碳化钨粉末，所述镍碳化钨粉末中镍的质量百分比为92.8％，碳化钨的质量百分比为6.7％，铝的质量百分比为0.5％。
S8、冷却完成后，对气缸套内表面进行半精珩磨和精珩磨加工，得到气缸套成品，所述半精珩磨至内孔尺寸比成品内孔尺寸小0.02mm。
其中，喷涂结束后，对气缸套内表面进行半精珩磨，半随后进行精珩磨加工至成品尺寸。
实施例3
本发明为一种铝合金气缸套的局部颗粒增强方法，包括以下步骤：
S1、用电磁加热炉熔炼共晶铝硅合金，去除共晶铝硅合金中的气体、杂质；
S2、将熔炼好的共晶铝硅合金进行升温，升温的速度为95℃/h，直至温度升至690℃；
S3、将升温至690℃的共晶铝硅合金倒入中间包，超声波变幅杆伸入到中间浇注包熔体表面以下，在580W超声功率下超声振动8min，并保持熔体温度在665℃；
S4、将超声振动处理后的半固态浆料浇入预热到350℃的离心铸造成型模具中，在3500r/min的转速下，转动45min，成型，冷却凝固后，获得内层局部颗粒增强铝合金气缸套毛坯；
S5、对离心铸造获得的气缸套毛皮进行机械车削，去除气缸套表皮的毛刺；
S6、将毛刺去除后的气缸套进行预热处理，预热温度为130℃，预热时长为30min，预热处理结束后，对气缸套基体内表面进行喷涂，气缸套旋转速度为120r/min，喷枪移动速度为45mm/min，送粉量为30g/min，喷枪往复喷涂4次，其中，所述喷涂的方法采用等离子喷涂；
S7、喷涂结束后，将气缸套进行第一次时效处理，依次对气缸套进行粗加工和精加工，精加工前需进行第二次时效处理，所述第一次时效处理与第二次时效处理的条件相同，时效处理的条件为：温度在145℃时装入炉，温度升高的速度≤100℃/h，当加热温度达到450℃时，保温1h，炉内冷却，最后在小于250℃温度下出炉空冷，出炉冷却时长为10h，其中，涂层制备的原料为镍碳化钨粉末，所述镍碳化钨粉末中镍的质量百分比为91.5％，碳化钨的质量百分比为10％，铝的质量百分比为0.5％。
S8、冷却完成后，对气缸套内表面进行半精珩磨和精珩磨加工，得到气缸套成品，所述半精珩磨至内孔尺寸比成品内孔尺寸小0.03mm。
其中，喷涂结束后，对气缸套内表面进行半精珩磨，半随后进行精珩磨加工至成品尺寸。
本发明提供的铝合金气缸套的局部颗粒增强方法，通过对铝硅合金依次进行升升温、超声振动、热处理、喷涂和表面处理，增强了气缸套的颗粒层的细化以及分布的均匀性，同时提高了铝合金气缸套的表面摩擦力，耐热性，进而提高了气缸套的使用寿命，升高制造成本。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种铝合金气缸套的局部颗粒增强方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、用电磁加热炉熔炼共晶铝硅合金，去除共晶铝硅合金中的气体、杂质；
S2、将熔炼好的共晶铝硅合金进行升温，升温至690℃；
S3、将升温至690℃的共晶铝硅合金倒入中间包，超声波变幅杆伸入到中间浇注包熔体表面以下，进行振动，并保持溶体的温度在570-665℃；
S4、将超声振动处理后的半固态浆料浇入预热到200～350℃的离心铸造成型模具中，离心，成型，冷却凝固后，获得内层局部颗粒增强铝合金气缸套毛坯；
S5、对离心铸造获得的气缸套毛皮进行机械车削，去除气缸套表皮的毛刺；
S6、将毛刺去除后的气缸套进行预热处理，预热处理结束后，对气缸套基体内表面进行喷涂；
S7、喷涂结束后，将气缸套进行第一次时效处理，依次对气缸套进行粗加工和精加工，精加工前需进行第二次时效处理；
S8、冷却完成后，对气缸套内表面进行半精珩磨和精珩磨加工，得到气缸套成品。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金气缸套的局部颗粒增强方法，其特征在于：所述步骤S2中共晶铝硅合金的升温速度为45-95℃/h，直至温度升至690℃。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金气缸套的局部颗粒增强方法，其特征在于：所述步骤S3中，超声波变幅杆的振动条件为在520-580W超声功率下超声振动2-8min。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金气缸套的局部颗粒增强方法，其特征在于：所述步骤S6中预热处理的温度为85-130℃，预热时长为10-30min。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金气缸套的局部颗粒增强方法，其特征在于：所述步骤S6中，喷涂的条件为，气缸套旋转速度为60-120r/min，喷枪移动速度为15-45mm/min，送粉量为20-30g/min，喷枪往复喷涂2-4次。
6.根据权利要求1所述的一种铝合金气缸套的局部颗粒增强方法，其特征在于：所述第一次时效处理与第二次时效处理的条件相同，时效处理的条件为：温度在115-145℃时装入炉，温度升高的速度≤100℃/h，当加热温度达到450℃时，保温0.3-1h，炉内冷却，最后在小于250℃温度下出炉空冷，出炉冷却时长为4-10h。
7.根据权利要求1所述的一种铝合金气缸套的局部颗粒增强方法，其特征在于：所述涂层制备的原料为镍碳化钨粉末，所述镍碳化钨粉末中镍的质量百分比为65-92.8％，碳化钨的质量百分比为2-10％，铝的质量百分比为0.3-0.5％。
8.根据权利要求1所述的一种铝合金气缸套的局部颗粒增强方法，其特征在于：所述步骤S8中，半精珩磨至内孔尺寸比成品内孔尺寸小0.01-0.03mm。
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