CN110923563A - 一种柴油机用耐磨气缸套及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柴油机用耐磨气缸套及其制备工艺，涉及柴油机配件技术领域。本发明包括气缸套基体，气缸套基体外表面喷涂有过渡层，过渡层上喷涂有耐磨层；过渡层主要成分的重量百分比如下：Mo：55～68％，Ni：15～23％，Cu：15～18％，B：0.08～0.1％；耐磨层为采用等离子法喷涂的Cr2O3层。本发明通过在气缸套基体外表面复合有过渡层、耐磨层，提高气缸套的耐磨性，过渡层采用的含钼材料，降低成本，且钼的导热性能好，有效的降低气缸套的热负荷，耐磨层采用陶瓷材料，有效的减少摩擦和磨损，提高内燃机的寿命。
Description
技术领域
本发明属于柴油机配件技术领域，特别是涉及一种柴油机用耐磨气缸套及其制备工艺。
背景技术
气缸套是发动机的重要组成部分，其性能直接影响发动机的整体性能，甚至影响到机器的性能。气缸套内孔与活塞直接接触并且往复摩擦，产生高压和高温，气缸套是发动机中处于最为恶劣工况下工作的部件，不但承受强大的机械负荷和热负荷，同时受着润滑条件的种种限制，因此气缸套的使用寿命基本上决定了发动机的大修期限。
加工工艺要求具有极其严格的工艺参数，气缸套的工作具有较为苛刻的环境要素，如果在选择气缸套加工工艺时不重视这些要素，非但不能提高气缸套的使用寿命，相反会加剧气缸套的磨损，现提供一种柴油机用耐磨气缸套及其制备工艺，延长气缸套的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柴油机用耐磨气缸套及其制备工艺，通过调整气缸套组成材料，调节各原材料的添加量，提高气缸套的耐磨性及耐热性，完善气缸套的使用性能。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种柴油机用耐磨气缸套，包括气缸套基体，所述气缸套基体外表面喷涂有过渡层，所述过渡层上喷涂有耐磨层；所述气缸套基体各成分的重量百分比如下：C：3.15～3.85％，Si：1.5～1.65％，Mn：0.75～0.95％，S：0.025～0.05％，P≦0.05％，Cu：0.7～0.9％，Ni：0.6～0.85％，Mo：0.8～1.5％，Cr：2～2.8％，V：1.9～2.8％，Ti：0.25～0.35％，其余为Fe；所述过渡层主要成分的重量百分比如下：Mo：55～68％，Ni：15～23％，Cu：15～18％，B：0.08～0.1％；所述耐磨层为采用等离子法喷涂的Cr2O3层。
进一步地，所述过渡层通过等离子喷涂机均匀的喷涂至气缸套基体外表面，所述等离子喷涂机的送粉速度为10～13g/min。
进一步地，所述过渡层的厚度为0.25～0.45mm，镀层孔隙率≦10％，孔隙尺寸<40μm。
进一步地，所述耐磨层的厚度为0.3～0.5mm。
一种柴油机用耐磨气缸套的制备工艺，包括如下步骤：
SS01：配料，根据气缸套基体各成分的重量百分比，对C、Si、Mn、S、P、Cu、Ni、Mo、Cr、V、Ti、Fe进行气缸套基体配料；根据过渡层主要成分的重量百分比，对Mo、Ni、Cu、B进行过渡层钼基粉末配料，并保证钼基粉末的粒度为300～450目；SS02：铸造，将步骤SS01中的原料加热至熔融状态，将熔融状态的原料注入离心铸造装置中，生产气缸套毛坯件；SS03：对气缸套毛坯件进行喷丸处理，喷丸时间为5～8min，获得气缸套基体；SS04：设定等离子喷涂机的芯轴转数速300r/min，将钼基粉末均匀的喷涂至气缸套基体外表面；SS05：将步骤SS04中获得的工件加热至90～110℃，并装夹在夹具上做匀速圆周运动；SS06：采用等离子设备在步骤SS05的工件外表面上喷涂0.3～0.5mm厚的Cr2O3层，制得气缸套。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过在气缸套基体外表面复合有过渡层、耐磨层，提高气缸套的耐磨性，过渡层采用的含钼材料，降低成本，且钼的导热性能好，有效的降低气缸套的热负荷，耐磨层采用陶瓷材料，有效的减少摩擦和磨损，提高内燃机的寿命。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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。
本发明为一种柴油机用耐磨气缸套，包括气缸套基体，气缸套基体外表面喷涂有过渡层，过渡层上喷涂有耐磨层；气缸套基体各成分的重量百分比如下：C：3.15～3.85％，Si：1.5～1.65％，Mn：0.75～0.95％，S：0.025～0.05％，P≦0.05％，Cu：0.7～0.9％，Ni：0.6～0.85％，Mo：0.8～1.5％，Cr：2～2.8％，V：1.9～2.8％，Ti：0.25～0.35％，其余为Fe；过渡层主要成分的重量百分比如下：Mo：55～68％，Ni：15～23％，Cu：15～18％，B：0.08～0.1％；耐磨层为采用等离子法喷涂的Cr2O3层。
其中，过渡层通过等离子喷涂机均匀的喷涂至气缸套基体外表面，等离子喷涂机的送粉速度为10～13g/min。
其中，过渡层的厚度为0.25～0.45mm，镀层孔隙率≦10％，孔隙尺寸<40μm。
其中，耐磨层的厚度为0.3～0.5mm。
一种柴油机用耐磨气缸套的制备工艺，包括如下步骤：
SS01：配料，根据气缸套基体各成分的重量百分比，对C、Si、Mn、S、P、Cu、Ni、Mo、Cr、V、Ti、Fe进行气缸套基体配料；根据过渡层主要成分的重量百分比，对Mo、Ni、Cu、B进行过渡层钼基粉末配料，并保证钼基粉末的粒度为300～450目；SS02：铸造，将步骤SS01中的原料加热至熔融状态，将熔融状态的原料注入离心铸造装置中，生产气缸套毛坯件；SS03：对气缸套毛坯件进行喷丸处理，喷丸时间为5～8min，获得气缸套基体；SS04：设定等离子喷涂机的芯轴转数速300r/min，将钼基粉末均匀的喷涂至气缸套基体外表面；SS05：将步骤SS04中获得的工件加热至90～110℃，并装夹在夹具上做匀速圆周运动；SS06：采用等离子设备在步骤SS05的工件外表面上喷涂0.3～0.5mm厚的Cr2O3层，制得气缸套。
具体实施例一：
一种柴油机用耐磨气缸套，包括气缸套基体，气缸套基体外表面喷涂有过渡层，过渡层上喷涂有耐磨层，具体制备工艺如下：
步骤一：配料，根据C：3.15％，Si：1.5％，Mn：0.75％，S：0.025％，P：0.02％，Cu：0.7％，Ni：0.6％，Mo：0.8％，Cr：2％，V：1.9％，Ti：0.25％，其余为Fe，进行气缸套基体配料；根据Mo：55％，Ni：15％，Cu：15％，B：0.08％，对Mo、Ni、Cu、B进行过渡层钼基粉末配料，并保证钼基粉末的粒度为300目；
步骤二：铸造，将步骤SS01中的原料加热至熔融状态，将熔融状态的原料注入离心铸造装置中，生产气缸套毛坯件；
步骤三：对气缸套毛坯件进行喷丸处理，喷丸时间为5min，获得气缸套基体；
步骤四：设定等离子喷涂机的芯轴转数速300r/min，将钼基粉末均匀的喷涂至气缸套基体外表面，多次重叠喷涂，过渡层的厚度为0.25mm，离子喷涂机的送粉速度为10g/min，镀层孔隙率10％，孔隙尺寸35μm；
步骤五：将步骤SS04中获得的工件加热至90℃，并装夹在夹具上做匀速圆周运动；
步骤六：采用等离子设备在步骤SS05的工件外表面上喷涂0.3mm厚的Cr2O3层，制得气缸套。
此方法制得的气缸套硬度为450～650HV1，结合抗拉强度≧30N/mm2，在大负荷时，磨损量明显小于镀铬、铸铁套，具有较好的耐磨性。
具体实施例二：
一种柴油机用耐磨气缸套，包括气缸套基体，气缸套基体外表面喷涂有过渡层，过渡层上喷涂有耐磨层，具体制备工艺如下：
步骤一：配料，根据C：3.85％，Si：1.65％，Mn：0.95％，S：0.05％，P：0.05％，Cu：0.9％，Ni：0.85％，Mo：1.5％，Cr：2.8％，V：2.8％，Ti：0.35％，其余为Fe，进行气缸套基体配料；根据Mo：68％，Ni：23％，Cu：18％，B：0.1％，对Mo、Ni、Cu、B进行过渡层钼基粉末配料，并保证钼基粉末的粒度为300目；
步骤二：铸造，将步骤SS01中的原料加热至熔融状态，将熔融状态的原料注入离心铸造装置中，生产气缸套毛坯件；
步骤三：对气缸套毛坯件进行喷丸处理，喷丸时间为8min，获得气缸套基体；
步骤四：设定等离子喷涂机的芯轴转数速300r/min，将钼基粉末均匀的喷涂至气缸套基体外表面，多次重叠喷涂，过渡层的厚度为0.45mm，离子喷涂机的送粉速度为13g/min，镀层孔隙率8％，孔隙尺寸34μm；
步骤五：将步骤SS04中获得的工件加热至110℃，并装夹在夹具上做匀速圆周运动；
步骤六：采用等离子设备在步骤SS05的工件外表面上喷涂0.5mm厚的Cr2O3层，制得气缸套。
此方法制得的气缸套硬度为600～750HV1，结合抗拉强度≧35N/mm2，在大负荷时，磨损量明显小于镀铬、铸铁套，具有较好的耐磨性。
具体实施例三：
一种柴油机用耐磨气缸套，包括气缸套基体，气缸套基体外表面喷涂有过渡层，过渡层上喷涂有耐磨层，具体制备工艺如下：
步骤一：配料，根据C：3.55％，Si：1.6％，Mn：0.85％，S：0.03％，P：0.04％，Cu：0.8％，Ni：0.7％，Mo：1％，Cr：2.4％，V：2.5％，Ti：0.3％，其余为Fe，进行气缸套基体配料；根据Mo：62％，Ni：20％，Cu：17％，B：0.09％，对Mo、Ni、Cu、B进行过渡层钼基粉末配料，并保证钼基粉末的粒度为300目；
步骤二：铸造，将步骤SS01中的原料加热至熔融状态，将熔融状态的原料注入离心铸造装置中，生产气缸套毛坯件；
步骤三：对气缸套毛坯件进行喷丸处理，喷丸时间为6min，获得气缸套基体；
步骤四：设定等离子喷涂机的芯轴转数速300r/min，将钼基粉末均匀的喷涂至气缸套基体外表面，多次重叠喷涂，过渡层的厚度为0.35mm，离子喷涂机的送粉速度为11g/min，镀层孔隙率9％，孔隙尺寸36μm；
步骤五：将步骤SS04中获得的工件加热至100℃，并装夹在夹具上做匀速圆周运动；
步骤六：采用等离子设备在步骤SS05的工件外表面上喷涂0.4mm厚的Cr2O3层，制得气缸套。
此方法制得的气缸套硬度为550～650HV1，结合抗拉强度≧40N/mm2，在大负荷时，磨损量明显小于镀铬、铸铁套，具有较好的耐磨性。
具体实施例四：
一种柴油机用气缸套，包括气缸套基体，气缸套基体外表面喷涂有过渡层，具体制备工艺如下：
步骤一：配料，根据C：3.55％，Si：1.6％，Mn：0.85％，S：0.03％，P：0.04％，Cu：0.8％，Ni：0.7％，Mo：1％，Cr：2.4％，V：2.5％，Ti：0.3％，其余为Fe，进行气缸套基体配料；根据Mo：62％，Ni：20％，Cu：17％，B：0.09％，对Mo、Ni、Cu、B进行过渡层钼基粉末配料，并保证钼基粉末的粒度为300目；
步骤二：铸造，将步骤SS01中的原料加热至熔融状态，将熔融状态的原料注入离心铸造装置中，生产气缸套毛坯件；
步骤三：对气缸套毛坯件进行喷丸处理，喷丸时间为8min，获得气缸套基体；
步骤四：设定等离子喷涂机的芯轴转数速300r/min，将钼基粉末均匀的喷涂至气缸套基体外表面，多次重叠喷涂，过渡层的厚度为0.35mm，离子喷涂机的送粉速度为11g/min，镀层孔隙率9％，孔隙尺寸36μm，制得气缸套。
此方法制得的气缸套硬度为250～350HV1，结合抗拉强度≧25N/mm2，在大负荷时，磨损量略小于镀铬、铸铁套，耐磨性不如过渡层外喷涂耐磨层的气缸套。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (5)
1.一种柴油机用耐磨气缸套，其特征在于，包括气缸套基体，所述气缸套基体外表面喷涂有过渡层，所述过渡层上喷涂有耐磨层；
所述气缸套基体各成分的重量百分比如下：
C：3.15～3.85％，Si：1.5～1.65％，Mn：0.75～0.95％，S：0.025～0.05％，P≦0.05％，Cu：0.7～0.9％，Ni：0.6～0.85％，Mo：0.8～1.5％，Cr：2～2.8％，V：1.9～2.8％，Ti：0.25～0.35％，其余为Fe；
所述过渡层主要成分的重量百分比如下：
Mo：55～68％，Ni：15～23％，Cu：15～18％，B：0.08～0.1％；
所述耐磨层为采用等离子法喷涂的Cr2O3层。
2.根据权利要求1所述的一种柴油机用耐磨气缸套，其特征在于，所述过渡层通过等离子喷涂机均匀的喷涂至气缸套基体外表面，所述等离子喷涂机的送粉速度为10～13g/min。
3.根据权利要求1所述的一种柴油机用耐磨气缸套，其特征在于，所述过渡层的厚度为0.25～0.45mm，镀层孔隙率≦10％，孔隙尺寸<40μm。
4.根据权利要求1所述的一种柴油机用耐磨气缸套，其特征在于，所述耐磨层的厚度为0.3～0.5mm。
5.如权利要求1～4任意一项所述的一种柴油机用耐磨气缸套的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
SS01：配料，根据气缸套基体各成分的重量百分比，对C、Si、Mn、S、P、Cu、Ni、Mo、Cr、V、Ti、Fe进行气缸套基体配料；根据过渡层主要成分的重量百分比，对Mo、Ni、Cu、B进行过渡层钼基粉末配料，并保证钼基粉末的粒度为300～450目；
SS02：铸造，将步骤SS01中的原料加热至熔融状态，将熔融状态的原料注入离心铸造装置中，生产气缸套毛坯件；
SS03：对气缸套毛坯件进行喷丸处理，喷丸时间为5～8min，获得气缸套基体；
SS04：设定等离子喷涂机的芯轴转数速300r/min，将钼基粉末均匀的喷涂至气缸套基体外表面；
SS05：将步骤SS04中获得的工件加热至90～110℃，并装夹在夹具上做匀速圆周运动；
SS06：采用等离子设备在步骤SS05的工件外表面上喷涂0.3～0.5mm厚的Cr2O3层，制得气缸套。
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