CN108825392A - 一种双金属气缸套 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双金属气缸套，包括铝合金外圈和铸铁内圈，首先离心铸造先浇注一层1.5‑2mm的高硅铝合金层即为铝合金外圈，接着高硅铝合金层上再热喷涂一层0.2‑1mm的铸铁层即为铸铁内圈；外圆铝合金层在缸体压铸时可以和缸体铝合金直接熔融结合，增加结合强度，二者间无结合空隙，导热率达到80以上，快速将燃烧室内热量传递到冷却液中，减少发动机内腔变形；通过热熔喷枪的行走速度和热熔丝的供给量精确调节内衬铸铁层的厚度，确保缸套内径控制在工艺范围内；制作的双金属气缸套壁厚降低，重量减轻，缩小发动机体积，减轻发动机重量，节能减排。

Description

一种双金属气缸套
技术领域
本发明涉及一种汽车发动机气缸套，具体涉及一种双金属气缸套。
背景技术
气缸套是汽车发动机中广泛应用的零件，它的功用主要有密封、导热、以及与活塞环形成滑动面，是发动机的核心零部件之一。其主要失效形式有变形、裂纹以及磨损。缸套裂纹的危害性严重，会直接导致汽车召回，而变形和磨损则直接影响发动机的油耗、排放水平，以及摩擦副的寿命，对于汽车行业来说，无论哪种零件都希望以尽量小的代价获得尽可能长的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双金属气缸套，缸套壁厚降低，重量减轻，缩小发动机体积，减轻发动机重量，节能减排。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种双金属气缸套，包括铝合金外圈和铸铁内圈，首先离心铸造先浇注一层3.5-5mm的高硅铝合金层即为铝合金外圈，接着高硅铝合金层上再热喷涂一层0.2-1mm的铸铁层即为铸铁内圈；
进一步，该双金属气缸套的制备工艺，具体包括以下步骤：
S1、喷洒涂料：在模具内均匀喷散涂料，待涂料干燥后，将模具移至氮气保护室；
S2、离心浇注铝合金：按如下化学成分百分含量进行高硅铝合金层配料：Si:3-6％，Mg:1-5％，Cu:1-3％，Sr:0.2-0.5％，Mn:0.4-0.8％，Ca:0.5-0.9％，其余为铝,将上述配料倒入电阻炉中进行熔炼，之后将熔融状态铝合金倒入模具中，采用离心铸造的方式浇注成铝合金外圈；
S3、热喷涂铸铁层：铝合金凝固到150-300℃时，热熔喷枪进入模具内腔，铸铁热熔丝通过热熔嘴熔化成液体，通过热熔枪移动在铝合金层内壁生成铸铁内圈；
S4、冷却脱模：铸件冷却至室温后脱模，切割，缸体压铸即得到双金属气缸套。
进一步，步骤S1中所述的涂料中各原料的重量百分比为：石英粉10-20％、蒙脱土5-10％、硅藻土10-15％、余量为水，将各原料加入到球磨机中混合120-300min，接着加入到搅拌机中搅拌均匀即得到涂料。
进一步，步骤S2中，高硅铝合金层按如下化学成分百分含量进行配料：Si:5％，Mg:3％，Cu:2％，Sr:0.3％，Mn:0.5％，Ca:0.7％，其余为铝。
进一步，步骤S2中，熔融状态铝合金的出炉温度为670-750℃。
进一步，步骤S2中，离心铸造过程中，转速为3150-3400rpm，浇注温度为900-950℃，模具预热温度为650-700℃。
进一步，步骤S3所述的热熔喷枪的行走速度为310-350mm/s，热熔丝的送丝速度为2.0-2.1m/min。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的一种双金属气缸套，缸套壁厚降低，重量减轻，缩小发动机体积，减轻发动机重量，节能减排；
(2)外圆铝合金层在缸体压铸时可以和缸体铝合金直接熔融结合，增加结合强度，二者间无结合空隙，导热率达到80以上，快速将燃烧室内热量传递到冷却液中，减少发动机内腔变形，
(3)通过热熔喷枪的行走速度和热熔丝的供给量精确调节内衬铸铁层的厚度，确保缸套内径控制在工艺范围内；
(4)铸造后的长筒毛坯，切割成需要的长度，无需内圆加工可以直接进行缸体压铸；缸套外圆面为光滑铝层，压铸时铝水流动性好，缸套间鼻梁区可以缩小至1.5mm(常规铸铁缸套的鼻梁区2.5mm以上)，缸套的有效壁厚可以缩小至0.5mm((常规铸铁缸套的有效壁厚2.0mm以上)，使用这种缸套的发动机长度可以缩小8mm，重量减轻3KG。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种双金属气缸结构示意图；
图2为本发明一种双金属气缸剖视图；
图3为图2中B处的放大图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-气缸套，11-铝合金外圈，12-铸铁内圈。
具体实施方式
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。
请参阅图1-3所示，本发明为一种双金属气缸套，包括铝合金外圈11和铸铁内圈12，首先离心铸造先浇注一层3.8mm的高硅铝合金层即为铝合金外圈11，接着高硅铝合金层上再热喷涂一层0.5mm的铸铁层即为铸铁内圈12；
一种双金属气缸套的制备工艺，具体包括以下步骤：
S1、喷洒涂料：在模具内均匀喷散涂料，待涂料干燥后，将模具移至氮气保护室；所述的涂料中各原料的重量为：石英粉10g、蒙脱土10g、硅藻土10g、余量为水，将各原料加入到球磨机中混合120min，接着加入到搅拌机中搅拌均匀即得到涂料；
S2、离心浇注铝合金：按如下化学成分百分含量进行配料：Si:5g，Mg:3g，Cu:2g，Sr:0.3g，Mn:0.5g，Ca:0.7g，其余为铝,将上述配料倒入电阻炉中进行熔炼，熔融状态铝合金出炉温度为670℃；之后将熔融状态铝合金倒入模具中，采用离心铸造的方式铸造成铝合金外圈11，离心铸造过程中，转速为3200rpm，浇注温度为650℃，模具预热温度为260℃；浇注过程铝合金内表面有氮气保护无法与氧气接触，铝合金表面不会产生Al2O3保护层；
S3、热喷涂铸铁层：铝合金凝固到210℃时，热熔喷枪进入模具内腔，铸铁热熔丝通过热熔嘴熔化成液体，通过热熔枪移动在铝合金层内壁生成铸铁内圈12；所述的热熔喷枪的行走速度为320mm/s，热熔丝的送丝速度为2.05m/min；液态铸铁热熔丝与铝合金层接触后，铝合金表面金属层与热熔丝溶解在一起，其中的Al、Sr、Si等活跃元素在液态铸铁热熔丝中起到孕育作用，内衬灰铸铁的金相组织得到保证；通过热熔喷枪的行走速度和热熔丝的供给量精确调节内衬铸铁层的厚度，确保缸套内径控制在工艺范围内；
S4、冷却脱模：铸件冷却至室温后脱模，切割，缸体压铸即得到双金属气缸套。铸造后的长筒毛坯，切割成需要的长度，无需内圆加工可以直接进行缸体压铸；缸套外圆面为光滑铝层，压铸时铝水流动性好，缸套间鼻梁区可以缩小至1.5mm(常规铸铁缸套的鼻梁区2.5mm以上)，缸套的有效壁厚可以缩小至0.5mm((常规铸铁缸套的有效壁厚2.0mm以上)，使用这种缸套的发动机长度可以缩小8mm，重量减轻3KG。
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 (7)

1.一种双金属气缸套，其特征在于：包括铝合金外圈(11)和铸铁内圈(12)，首先离心铸造先浇注一层3.5-5mm的高硅铝合金层即为铝合金外圈(11)，接着高硅铝合金层上再热喷涂一层0.2-1mm的铸铁层即为铸铁内圈(12)。
2.根据权利要求1所述的一种双金属气缸套，其特征在于：该双金属气缸套的制备工艺，具体包括以下步骤：
S1、喷洒涂料：在模具内均匀喷散涂料，待涂料干燥后，将模具移至氮气保护室；
S2、离心浇注铝合金：按如下化学成分百分含量进行高硅铝合金层配料：Si:3-6％，Mg:1-5％，Cu:1-3％，Sr:0.2-0.5％，Mn:0.4-0.8％，Ca:0.5-0.9％，其余为铝,将上述配料倒入电阻炉中进行熔炼，之后将熔融状态铝合金倒入模具中，采用离心铸造的方式浇注成铝合金外圈(11)；
S3、热喷涂铸铁层：铝合金凝固到150-300℃时，热熔喷枪进入模具内腔，铸铁热熔丝通过热熔嘴熔化成液体，通过热熔枪移动在铝合金层内壁生成铸铁内圈(12)；
S4、冷却脱模：铸件冷却至室温后脱模，切割，缸体压铸即得到双金属气缸套。
3.根据权利要求2所述的一种双金属气缸套，其特征在于：步骤S1中所述的涂料中各原料的重量百分比为：石英粉10-20％、蒙脱土5-10％、硅藻土10-15％、余量为水，将各原料加入到球磨机中混合120-300min，接着加入到搅拌机中搅拌均匀即得到涂料。
4.根据权利要求2所述的一种双金属气缸套，其特征在于：步骤S2中，高硅铝合金层按如下化学成分百分含量进行配料：Si:5％，Mg:3％，Cu:2％，Sr:0.3％，Mn:0.5％，Ca:0.7％，其余为铝。
5.根据权利要求2所述的一种双金属气缸套，其特征在于：步骤S2中，熔融状态铝合金的出炉温度为670-750℃。
6.根据权利要求2所述的一种双金属气缸套，其特征在于：步骤S2中，离心铸造过程中，转速为3150-3400rpm，浇注温度为650-700℃，模具预热温度为250-300℃。
7.根据权利要求2所述的一种双金属气缸套，其特征在于：步骤S3所述的热熔喷枪的行走速度为310-350mm/s，热熔丝的送丝速度为2.0-2.1m/min。
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