CN112502845A - 一种内圆三段式高耐磨气密性气缸套 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内圆三段式高耐磨气密性气缸套，包括缸套基体，所述缸套基体包括喷涂形成有外圆表面、内圆工作面；以及设置于所述内圆工作面的轴向方向上的上部、中部以及下部，所述上部与中部的轴向距离比为1:7至1:13，所述下部的轴向距离范围为15至50mm；以及所述上部、中部以及下部均设置有铁基涂层，所述铁基涂层的硬度范围为155至285HV。本发明结构简单，依据发动机气缸不同工作区域磨损程度的不同，选用了不同硬度的铁基涂层，既实现了成本的降低，也使气缸各区域最终的磨损一致，有效的保证气缸的密封性，提升发动机动力、降低了油耗。
Description
技术领域
本发明涉及发动机气缸套技术领域，具体是涉及一种内圆三段式高耐磨气密性气缸套。
背景技术
气缸套是汽车发动机中广泛应用的零件，其功能主要包括密封、导热、作为活塞环的工作面，是发动机的核心零部件之一。随着国家政策对汽车排放要求的提高，降低燃油耗和机油耗成为主机厂攻关的课题。传统的注入式缸套不利于发动机重量的减轻和燃油耗降低，喷涂成型缸套能有效降低发动机重量，降低燃油耗；缸套内圆作为活塞环的工作面，需具有较高的耐磨性。
现有技术的不足之处在于，通常的喷涂是选用一种耐磨性好、成本高的材料进行喷涂，既造成成本的浪费，也因气缸不同区域磨损程度不一致，而造成的气缸密封性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内圆三段式高耐磨气密性气缸套。依据发动机气缸不同工作区域磨损程度的不同，选用了不同硬度的材料进行喷涂，既实现了成本的降低，也使气缸各区域最终的磨损一致，有效的保证气缸的密封性，提升发动机动力、降低了机油耗。以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种内圆三段式高耐磨气密性气缸套，包括：
缸套基体，所述缸套基体包括喷涂形成有外圆表面、内圆工作面；以及
设置于所述内圆工作面的轴向方向上的上部、中部以及下部，所述上部与中部的轴向距离比为1:7-1:13，所述下部的轴向距离范围为15-50mm；以及
所述上部、中部以及下部均设置有铁基涂层。
通过采用上述的技术方案，对内侧的上部、中部以及下部设置硬度范围在155至285HV的铁基涂层，进而增加内侧不同段的耐磨度和耐热性相结合。
作为本发明的进一步方案：所述外圆表面喷涂有铝合金涂层，所述铝合金涂层的厚度为0.1-2.0mm。
通过采用上述的技术方案，在外圆表面设置与缸体相同性质的铝合金涂层，能有效减轻发动机重量并提升导热性能。
作为本发明的进一步方案：所述上部的铁基涂层的硬度为195-285HV。
通过采用上述的技术方案，在上部的层段设置的铁基涂层硬度为195-285HV，适应上部的磨损度和热变形度。
作为本发明的进一步方案：所述中部的铁基涂层的硬度为175-260HV。
作为本发明的进一步方案：所述中部的铁基涂层的材质比例为C：0.3％-3.8％、Si:0.17％-2.8％、Mn:0.6％-1.6％、P:0.1％-1％、S:0.08％max、Cu:0.2-0.6％、Ti:0.02-0.11％、余量：Fe。
通过采用上述的技术方案，在中部的层段设置的铁基涂层硬度为175-260HV，适应中部的磨损度和热变形度。
作为本发明的进一步方案：所述下部的铁基涂层的硬度为155-235HV。
通过采用上述的技术方案，在下部的层段设置的铁基涂层硬度为155-235HV，适应下部的磨损度和热变形度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：选取一体喷涂成型的缸套，通过根据发动机气缸内的工作区域的磨损程度不同，对缸套进行设计内圆分段式区域，并在内圆设置选用不同硬度的铁基涂层，根据不同区域分段的需求。实现了成本的降低，各区域之间磨损一致，进而有效的保证气缸的密封性，提升了发动机动力，降低油耗。
附图说明
图1为本发明公开的一些实施例的内圆分段式缸套的结构示意图；
图2为本发明公开的一些实施例的内圆分段式缸套的竖直剖视图；
图中：1、缸套基体；11、外圆表面；110、铝合金涂层；12、内圆工作面；100、铁基涂层；101、上部；102、中部；103、下部。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1和图2，本发明实施例中，一种内圆三段式高耐磨气密性气缸套，包括：
缸套基体1，该缸套基体1包括有外圆表面11、内圆工作面12；所述缸套基体1喷涂制作过程为：
首先由电机带动钢辊高速旋转，同时钢辊上喷涂脱模剂，其中该钢辊作为喷涂的模芯；然后，将需要喷涂的粉末材料在高压电弧的作用下雾化，通过惰性气体从喷枪口吹到钢辊表面，其中喷涂的材料的厚度由喷枪距钢辊的距离、钢辊旋转速度、喷枪左右移动速度决定；最后，内圆工作面12三段式材料通过隔离罩隔离进行喷涂,外圆表面11为同一种材料，无需隔离罩，直接喷涂。
同时，该内圆工作面12的轴向方向上设置有上部101、中部102以及下部103，该上部101与中部102的轴向方向上的距离比为1:7-1:13，该下部103的轴向方向上的距离范围为15-50mm；且该上部101、中部102以及下部103的内圆表面上均分段式的设置有铁基涂层100，该铁基涂层的硬度范围为155至285HV，铁基涂层的厚度为0.2-2.0mm。
本发明公开的具体实施方式的外圆表面11喷涂有铝合金涂层110，所述铝合金涂层的厚度为0.1-2.0mm。其中，外圆表面喷涂的Al-Si材质为Si：0.01％-18％、Fe：0-1.0％max、Cu 0.30％max、Mn:0.5％max、Mg:0.10％max、Zn:0.1％max、Ti:0.20％max、余量：Al；
本发明公开的具体实施方式的上部101的铁基涂层100的硬度为195-285HV。其中该上部101为内圆燃烧室区域，该内圆燃烧室铁基材质1为C：0.3％-2.11％、Si:0.17％-1.0％、Mn:0.3％-1.6％、P:0.1％-0.4％、S:0.08％max、余量：Fe；
本发明公开的具体实施方式的中部102的铁基涂层100的硬度为175-260HV。其中该中部102为内圆活塞行程范围，该内圆活塞行程范围内铁基材质2为C：0.3％-3.8％、Si:0.17％-2.8％、Mn：0.6％-1.6％、P：0.1％-1％、S：0.08％max、Cu：0.2-0.6％、Ti：0.02-0.11％、余量：Fe；
本发明公开的具体实施方式的下部103的铁基涂层100的硬度为155-235HV。该下部为活塞行程外的下端，该活塞行程外下端铁基材质3为C：0.3％-3.2％、Si：0.15％-2.6％、Mn：0.4％-1.2％、S；0.15％max、P：0.10-0.60％、余量：Fe；
以下为本发明的分段式高耐磨性的实验数据：
| 序号 | 上部硬度HV | 中部硬度HV | 下部硬度HV | 内圆分段距离比 | 耐磨性能 | 耐热性能 | 成本耗费 |
| 1 | 238.7 | 215.3 | 193.1 | 1∶9∶2.34 | OO | O | O |
| 2 | 181.3 | 179.8 | 182.5 | / | xx | x | OO |
| 3 | 253.2 | 249.8 | 249.1 | / | O | O | x |
表1(内圆分段式及不同距离比对缸套性能的影响实验数据)
从表1中可得出在设定内圆的缸套喷涂铁基涂层时的硬度对于耐磨耐热及成本的影响。
以下表2数据是对应表1不同缸套的发动机运行一定时间后机油消耗量(单位：g/h)：
| 发动机运行时间 | 缸套序号1 | 缸套序号2 | 缸套序号3 |
| 15h | 17 | 24 | 20 |
| 30h | 15 | 22 | 19 |
| 45h | 8 | 15 | 12 |
表2(机油消耗量的实验数据)
从表2中可体现出随着发动机运行时间的增加，对机油消耗成反比。
以下表3数据是对应表1发动机在不同转速下漏气量的结果(单位；L/min)：
| 发动机转速 | 缸套序号1 | 缸套序号2 | 缸套序号3 |
| 1000RPM | 25 | 42 | 39 |
| 1500RPM | 30 | 72 | 45 |
| 2500RPM | 33 | 73 | 55 |
| 3000RPM | 50 | 80 | 60 |
| 3500RPM | 54 | 85 | 62 |
| 4000RPM | 60 | 90 | 78 |
表3(发动机在不同转速下漏气量的实验结果)
根据以上试样数据能够得出：根据发动机不同区域的磨损程度的不同，对缸套的喷涂设计，采用缸套内圆分段式喷涂不同硬度的铁基涂层，能在保证缸套的高耐热性和高耐磨性的同时，也使气缸各区域最终的磨损一致，有效的保证气缸的密封性，降低产品成本，提升发动机的效率，降低油耗。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种内圆三段式高耐磨气密性气缸套，其特征在于，包括：
缸套基体(1)，所述缸套基体包括喷涂形成有外圆表面(11)、内圆工作面(12)；以及
设置于所述内圆工作面的轴向方向上的上部(101)、中部(102)以及下部(103)，所述上部与中部的轴向距离比为1:7-1:13，所述下部的轴向距离范围为15-50mm；以及
所述上部、中部以及下部均设置有铁基涂层(100)。
2.根据权利要求1所述一种内圆三段式高耐磨气密性气缸套，其特征在于，所述外圆表面喷涂有铝合金涂层(110)，所述铝合金涂层的厚度为0.1-2.0mm。
3.根据权利要求1所述一种内圆三段式高耐磨气密性气缸套，其特征在于，所述上部的铁基涂层的硬度为195-285HV。
4.根据权利要求1所述一种内圆三段式高耐磨气密性气缸套，其特征在于，所述中部的铁基涂层的硬度为175-260HV。
5.根据权利要求4所述一种内圆三段式高耐磨气密性气缸套，其特征在于，所述中部的铁基涂层的材质比例为C：0.3％-3.8％、Si:0.17％-2.8％、Mn:0.6％-1.6％、P:0.1％-1％、S:0.08％max、Cu:0.2-0.6％、Ti:0.02-0.11％、余量：Fe。
6.根据权利要求1所述一种内圆三段式高耐磨气密性气缸套，其特征在于，所述下部的铁基涂层的硬度为155-235HV。
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