CN112502846A - 一种具有内圆轴向过渡层的气缸套 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有内圆轴向过渡层的气缸套，包括缸套基体，所述缸套基体内侧设置有内圆燃烧层；以及设置于所述内圆燃烧层的轴向方向上的内圆燃烧段、内圆活塞段以及活塞外段；所述内圆燃烧段与内圆活塞段之间设置有第一过渡层，所述内圆活塞段与活塞外段之间设置有第二过渡层，所述第一过渡层与第二过渡层的距离范围均为3‑10mm。所述内圆燃烧层设置有厚度为0.6‑22mm的铁基涂层。本发明依据发动机气缸区域磨损程度的不同，采用不同硬度材质的铁基涂层，同时增加第一过渡层与第二过渡层，既实现成本的降低，也使气缸各区域磨损一致，有效的保证气缸的密封性，提升发动机动力、降低了油耗。

Description

一种具有内圆轴向过渡层的气缸套

技术领域

本发明涉及发动机气缸套技术领域，具体是涉及一种具有内圆轴向过渡层的气缸套。

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。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，传统设计方案是选用一种耐磨性好、成本高的材料进行缸套的生产制造，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具有内圆轴向过渡层的气缸套。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生产制造，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：

一种具有内圆轴向过渡层的气缸套，包括：

缸套基体，所述缸套基体内侧设置有内圆燃烧层；以及

设置于所述内圆燃烧层的轴向方向上的内圆燃烧段、内圆活塞段以及活塞外段；

所述内圆燃烧段与内圆活塞段之间设置有第一过渡层，所述内圆活塞段与活塞外段之间设置有第二过渡层，所述第一过渡层与第二过渡层的距离范围均为3-10mm。

作为进一步的技术方案：所述内圆燃烧层设置有厚度为0.6-22mm的铁基涂层。

作为进一步的技术方案：所述铁基涂层的材质比例为C：0.3％-3.8％、Si:0.15％-2.8％、Mn:0.3％-1.6％、P:0.1％-0.4％、S:0.08％max、Cu:0.2-0.6％、Ti:0.02-0.11％、余量：Fe。

作为进一步的技术方案：所述第一过渡层与第二过渡层的硬度公式为HVx＝-A*X+HV1；

其中，A为常系数，A的范围为1/3-3，HVx表示距离第一过渡层或第二过渡层顶端的x位置的硬度值,X表示距离第一过渡层或第二过渡层顶端的距离，HV1为第一过渡层或第二过渡层顶端的硬度值。

作为进一步的技术方案：所述第一过渡层104与第二过渡层105的磨损量公式为VBy＝B*Y+VB1；

其中，B为常系数，B的范围为1/40-1/5，VBy表示距离第一过渡层或第二过渡层顶端的y位置的磨损量,Y表示距离第一过渡层或第二过渡层顶端的距离，VB1为第一过渡层或第二过渡层顶端的磨损量,距离的单位均为mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过上述技术方案，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多段式区域，并在内圆设置选用不同硬度的铁基涂层，同时在多段式区域之间设置有过渡层，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，有效改善降低油耗。

附图说明

图1为本发明公开的一些实施例的多段式高耐磨耐热性气缸套的结构示意图；

图2为本发明公开的一些实施例的多段式高耐磨耐热性气缸套的竖直剖视图；

图中：1、缸套基体；11、内圆燃烧层；100、铁基涂层；101、内圆燃烧段；102、内圆活塞段；103、活塞外段；104、第一过渡层；105、第二过渡层。

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，一种具有内圆轴向过渡层的气缸套，包括：

缸套基体1，该缸套基体1内侧喷涂设置有内圆燃烧层11；所述缸套基体1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，内圆燃烧层11多段式材料通过隔离罩隔离进行直接喷涂形成。其中，该缸套基体1的生产制造方式还可通过离心铸造的方式进行实现。

同时，该内圆燃烧层11的轴向方向上设置有内圆燃烧段101、内圆活塞段102以及活塞外段103，该内圆燃烧段101与内圆活塞段102的轴向方向上的距离比为1:7-1:13，该活塞外段103的轴向方向上的距离范围为15-50mm；且该内圆燃烧段101、内圆活塞段102以及活塞外段103的内圆表面上均多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0.6-22mm。

本发明公开的具体实施方式的内圆燃烧段101的铁基涂层100的硬度为195-285HV。其中该内圆燃烧段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内圆活塞段102的铁基涂层100的硬度为175-260HV。其中该内圆活塞段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活塞外段103的铁基涂层100的硬度为155-235HV。该活塞外段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。

一些具体的实施例中，所述内圆燃烧段101与内圆活塞段102之间设置有第一过渡层104，所述内圆活塞段102与活塞外段103之间设置有第二过渡层105。所述第一过渡层104与第二过渡层105的距离范围为3-10mm。

第一过渡层104为内圆燃烧段101与内圆活塞段102的中间过渡区。第二过渡层104为内圆活塞段102与活塞外段103的中间过渡区。所述第一过渡层104与第二过渡层105的硬度公式为HVx＝-A*X+HV1。

其中，A为常系数，所述第一过渡层104的A的范围为1/2-2，所述第二过渡层105的A的范围为1/3-3，HVx表示距离第一过渡层或第二过渡层顶端的x位置的硬度值,X表示距离第一过渡层104或第二过渡层105顶端的距离，HV1为第一过渡层104或第二过渡层105顶端的硬度值,距离的单位均为mm。

在具体实验过程中，所述第一过渡层104与第二过渡层105的磨损量公式为VBy＝B*Y+VB1；

其中，B为常系数，所述第一过渡层104的B的范围为1/40-1/6，第二过渡层105的B的范围为1/35-1/5，VBy表示距离第一过渡层104或第二过渡层105顶端的y位置的磨损量,Y表示距离第一过渡层104或第二过渡层105顶端的距离，VB1为第一过渡层104或第二过渡层105顶端的磨损量,距离的单位均为mm。

第一过渡层104或第二过渡层105的工作原理：

气缸套是发动机上的一个重要零件,工作环境十分恶劣,如何增加其使用寿命极为重要，主要影响寿命的原因是缸套磨损、高温高热，以及磨损后气密性降低。为了降低正常磨损,避免异常磨损，此处设计通过在内圆燃烧段101与内圆活塞段102之间设置有第一过渡层104，在内圆活塞段102与活塞外段103之间设置有第二过渡层105，通过不同的燃烧区域设置增加过渡层进一步的保证整体气缸套的磨损量一致，且磨损后依旧能够保证气密性。

下表数据为选取不同实施例和对比例中，第一过渡层104或第二过渡层105不同距离值导致的耐磨耐热性的实验数据结果：

	第一过渡层距离mm	第二过渡层距离mm	耐磨性	耐热性
					实施例1	5	5	优	优
实施例2	3	7	良好	优
					实施例3	9	5	良好	良好
对比例1	0	0	差	差
					对比例2	0	1	差	一般
对比例3	1.5	1	一般	一般

表2(第一过渡层和第二过渡层不同距离的实验结果)

根据以上试样数据能够得出：是否设计第一过渡层和第二过渡层的，或者是增加一层过渡层，以及第一过渡层和第二过渡层的距离的不同都会对气缸套的整体的耐热耐磨性产生很大的影响。

下表数据为第一过渡层和第二过渡层不同硬度值导致的耐磨耐热性以及磨损量的实验结果：

表2(第一过渡层和第二过渡层不同硬度值导致的实验结果)

根据以上试样数据能够得出：通过设置第一过渡层和第二过渡层不同硬度值的，从而可进一步的增加气缸套的高耐热性和高耐磨性，同时根据不同的硬度取值，选择第一过渡层和第二过渡层的硬度值，从而降低成本的同时保持最佳的高耐热性和高耐磨性。

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 (5)

1.一种具有内圆轴向过渡层的气缸套，其特征在于，包括：

缸套基体(1)，所述缸套基体内侧设置有内圆燃烧层(11)；以及

设置于所述内圆燃烧层的轴向方向上的内圆燃烧段(101)、内圆活塞段(102)以及活塞外段(103)；

所述内圆燃烧段与内圆活塞段之间设置有第一过渡层(104)，所述内圆活塞段与活塞外段之间设置有第二过渡层(105)，所述第一过渡层与第二过渡层的距离范围均为3-10mm。

2.根据权利要求1所述一种具有内圆轴向过渡层的气缸套，其特征在于，所述内圆燃烧层设置有厚度为0.6-22mm的铁基涂层(100)。

3.根据权利要求2所述一种具有内圆轴向过渡层的气缸套，其特征在于，所述铁基涂层的材质比例为C：0.3％-3.8％、Si:0.15％-2.8％、Mn:0.3％-1.6％、P:0.1％-0.4％、S:0.08％max、Cu:0.2-0.6％、Ti:0.02-0.11％、余量：Fe。

4.根据权利要求1所述一种具有内圆轴向过渡层的气缸套，其特征在于，所述第一过渡层与第二过渡层的硬度公式为HVx＝-A*X+HV1；

其中，A为常系数，A的范围为1/3-3，HVx表示距离第一过渡层或第二过渡层顶端的x位置的硬度值,X表示距离第一过渡层或第二过渡层顶端的距离，HV1为第一过渡层或第二过渡层顶端的硬度值。

5.根据权利要求1或4所述一种具有内圆轴向过渡层的气缸套，其特征在于，所述第一过渡层104与第二过渡层105的磨损量公式为VBy＝B*Y+VB1；

其中，B为常系数，B的范围为1/40-1/5，VBy表示距离第一过渡层或第二过渡层顶端的y位置的磨损量,Y表示距离第一过渡层或第二过渡层顶端的距离，VB1为第一过渡层或第二过渡层顶端的磨损量,距离的单位均为mm。

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