CN113718164B - 一种双金属毛刺气缸套及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双金属毛刺气缸套及其制备工艺，涉及气缸套制造技术领域，包括气缸套基体、复合在气缸套基体外表面的铝合金毛刺，气缸套基体包括以下化学成分：C:3.0％‑3.2％，Si:2.6％‑2.9％，S:≤0.1％，P:≤0.2％，Cr:0.5％‑0.6％，Ni:0.1％‑0.2％，Mo:0.2％‑0.3％，Cu:0.6％‑0.8％，Ti:≤0.03％，Sn：0.3％‑0.5％，Mn：1.6％‑1.9％，余量为铁；经过离心铸造、热处理制得气缸套基体，并在其外圆喷涂混合涂料，最终形成铝合金毛刺，能提高结合强度，增大导热效率，从而减少尾气排放、提升发动机功率，具备较好的耐腐蚀与耐磨性能。

Description

一种双金属毛刺气缸套及其制备工艺

技术领域

本发明涉及气缸套加工技术领域，具体是一种双金属毛刺气缸套及其制备工艺。

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。

目前市场上的气缸套主要都是铸铁材料，耐磨性能及抗变形能力都有一定限制。

发明内容

为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了一种双金属毛刺气缸套及其制备工艺。

本发明需要解决的技术问题为：

现有技术中，气缸套主要都是铸铁材料，耐磨性能及抗变形能力都有一定限制。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种双金属毛刺气缸套的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1：按如下化学成分和重量份的原料进行配料：C:3.0％-3.2％，Si:2.6％-2.9％，S:≤0.1％，P:≤0.2％，Cr:0.5％-0.6％，Ni:0.1％-0.2％，Mo:0.2％-0.3％，Cu:0.6％-0.8％，Ti:≤0.03％，Sn：0.3％-0.5％，Mn：1.6％-1.9％，余量为铁；将原料投入中频电炉内进行熔炼，熔炼温度在1500-1550℃，得到铁液；

S2：对铁液进行孕育处理；

S3：将出炉后孕育的铁液浇入模具型腔内进行离心铸造，得到气缸套基体；

S4：将气缸套基体在热处理炉中回火；

S5：制备混合涂料，混合涂料按以下质量百分比进行配置：金属颗粒5％-10％，耐火骨料20％-30％，悬浮剂和粘结剂混合物3％-5％，其余是水；

S6：将混合涂料均匀喷洒在回火后的气缸套基体上，将喷涂完成的气缸套基体放置在渗陶炉中通电预热、抽真空；

S7：对气缸套基体进行渗陶处理，冷却后出炉，得到毛刺气缸套。

进一步地，步骤S3中离心铸造的具体步骤为：

先使离心铸造机的转速为1500-2000转/分，进行浇注；

当浇注量达到一半时，使转速提高300转/分，然后浇注剩余一半铁液；

进一步地，将气缸套基体在热处理炉中回火，回火温度为540℃，保温1.8-2.5小时，然后以40-120℃/h冷却至280±20℃。

进一步地，将混合涂料均匀喷洒在回火后的气缸套基体上，具体包括：

将回火结束的缸套基体放置在喷涂回转台上进行喷涂，其中，缸套基体回转速度为10-20rpm/min，喷射距离为80-120mm，喷射角度为80±5°，喷涂厚度为0.5-1.0mm。

进一步地，所述耐火骨料为颗粒大小180目的石英砂和230目的石英砂，所述180目的石英砂和230目的石英砂的质量份数比为2:3；所述悬浮剂为膨润土；所述粘结剂为聚丙烯酰胺，所述金属颗粒为0.3-1.0mm的发泡铝合金小颗粒。

进一步地，将喷涂完成的气缸套基体放置在渗陶炉中通电预热、抽真空，具体为：

将含涂料层的气缸套基体放置在渗陶炉中，通电预热3小时，将温度升至275℃±5℃，然后抽真空，开启真空泵，使渗陶炉中的真空控制在50Pa-55Pa的范围内。

进一步地，对气缸套基体进行渗陶处理，具体为：

保温渗陶，将气缸套渗陶炉的炉温控制在275℃±5℃的范围内，保温2小时出炉，冷却后得到毛刺气缸套。

进一步地，一种双金属毛刺气缸套，通过上述一种双金属毛刺气缸套的制备工艺制得，该毛刺气缸套包括气缸套基体、复合在气缸套基体外表面的铝合金毛刺，所述毛刺由混合涂料喷涂在气缸套基体上经渗陶工艺而成，毛刺高度在0.5-1.0mm；所述毛刺呈蘑菇状；

所述气缸套基体外表面每平方厘米内所述毛刺的数量有20-100个。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

气缸套基体的外表面复合有铝合金毛刺，毛刺呈蘑菇状，具有较大的接触面积，且具有凹陷部，在铝合金缸体铸造过程，这些铝合金毛刺表面会被缸体铝合金融化，使气缸套与气缸体间由物理机械结合转变为冶金结合，从而有效提高气缸套及其外铝套之间的咬合力，防止气缸套脱离气缸体，提高了二者间的结合强度；同时减小了气缸套与气缸体间的孔隙，提升了二者间的导热率，从而降低了发动机缸孔温度，缸孔变形量减小，减少了尾气排放、提升发动机功率。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种双金属毛刺气缸套的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1：按如下化学成分和重量份的原料进行配料：C:3.0％，Si:2.6％，S:0.1％，P:0.2％，Cr:0.5％，Ni:0.1％，Mo:0.2％，Cu:0.6％，Ti:0.03％，Sn：0.3％，Mn：1.6％，余量为铁；将原料投入中频电炉内进行熔炼，熔炼温度在1500℃，得到铁液；

S2：对铁液进行孕育处理；

S3：将出炉后孕育的铁液浇入模具型腔内进行离心铸造：先使离心铸造机的转速为1500转/分，进行浇注；当浇注量达到一半时，使转速提高300转/分，然后浇注剩余一半铁液，得到气缸套基体；

S4：将气缸套基体在热处理炉中回火：回火温度为540℃，保温1.8小时，然后以40℃/h冷却至280±20℃；

S5：制备混合涂料，混合涂料按以下质量百分比进行配置：金属颗粒5％，耐火骨料20％，悬浮剂和粘结剂混合物3％，其余是水；

S6：将混合涂料均匀喷洒在回火后的气缸套基体上：将回火结束的缸套基体放置在喷涂回转台上进行喷涂，其中，缸套基体回转速度为10rpm/min，喷射距离为80mm，喷射角度为80±5°，喷涂厚度为0.5mm；

将喷涂完成的气缸套基体放置在渗陶炉中通电预热、抽真空：通电预热3小时，将温度升至275℃±5℃，然后抽真空，开启真空泵，使渗陶炉中的真空控制在50Pa-55Pa的范围内；

S7：对气缸套基体进行渗陶处理：保温渗陶，将气缸套渗陶炉的炉温控制在275℃±5℃的范围内，保温2小时出炉，冷却后得到毛刺气缸套。

所述耐火骨料为颗粒大小180目的石英砂和230目的石英砂，所述180目的石英砂和230目的石英砂的质量份数比为2:3；所述悬浮剂为膨润土；所述粘结剂为聚丙烯酰胺，所述金属颗粒为0.3mm的发泡铝合金小颗粒。

一种双金属毛刺气缸套，通过上述一种双金属毛刺气缸套的制备工艺制得，该毛刺气缸套包括气缸套基体、复合在气缸套基体外表面的铝合金毛刺，所述毛刺由混合涂料喷涂在气缸套基体上经渗陶工艺而成，毛刺高度为0.5mm；所述毛刺呈蘑菇状；

所述气缸套基体外表面每平方厘米内所述毛刺的数量有20个。

实施例2

一种双金属毛刺气缸套的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1：按如下化学成分和重量份的原料进行配料：C:3.2％，Si:2.9％，S:0.1％，P:0.2％，Cr:0.6％，Ni:0.2％，Mo:0.3％，Cu:0.8％，Ti:0.03％，Sn：0.5％，Mn：1.9％，余量为铁；将原料投入中频电炉内进行熔炼，熔炼温度在1550℃，得到铁液；

S2：对铁液进行孕育处理；

S3：将出炉后孕育的铁液浇入模具型腔内进行离心铸造：先使离心铸造机的转速为2000转/分，进行浇注；当浇注量达到一半时，使转速提高300转/分，然后浇注剩余一半铁液；得到气缸套基体；

S4：将气缸套基体在热处理炉中回火：回火温度为540℃，保温2.5小时，然后以120℃/h冷却至280±20℃；

S5：制备混合涂料，混合涂料按以下质量百分比进行配置：金属颗粒10％，耐火骨料30％，悬浮剂和粘结剂混合物5％，其余是水；

S6：将混合涂料均匀喷洒在回火后的气缸套基体上：将回火结束的缸套基体放置在喷涂回转台上进行喷涂，其中，缸套基体回转速度为20rpm/min，喷射距离为120mm，喷射角度为80±5°，喷涂厚度为1.0mm；

将喷涂完成的气缸套基体放置在渗陶炉中通电预热、抽真空：将含涂料层的气缸套基体放置在渗陶炉中，通电预热3小时，将温度升至275℃±5℃，然后抽真空，开启真空泵，使渗陶炉中的真空控制在50Pa-55Pa的范围内；

S7：对气缸套基体进行渗陶处理：保温渗陶，将气缸套渗陶炉的炉温控制在275℃±5℃的范围内，保温2小时出炉，冷却后得到毛刺气缸套。

所述耐火骨料为颗粒大小180目的石英砂和230目的石英砂，所述180目的石英砂和230目的石英砂的质量份数比为2:3；所述悬浮剂为膨润土；所述粘结剂为聚丙烯酰胺，所述金属颗粒为1.0mm的发泡铝合金小颗粒。

一种双金属毛刺气缸套，通过上述一种双金属毛刺气缸套的制备工艺制得，该毛刺气缸套包括气缸套基体、复合在气缸套基体外表面的铝合金毛刺，所述毛刺由混合涂料喷涂在气缸套基体上经渗陶工艺而成，毛刺高度在1.0mm；所述毛刺呈蘑菇状；

所述气缸套基体外表面每平方厘米内所述毛刺的数量有100个。

对比例

本对比例为市场上常见的一种气缸套；

对实施案例1-2、对比例生产的气缸套进行制备测试样品，采用WDW-20微机控制电子万能测试仪、布氏硬度计和阿克隆磨耗机分别对制备的样品进行力学性能、耐磨及导热性能的测试。结合强度参照GB/T528－2009、布氏硬度参照GB 231.1-2018、耐磨性能参照GB/T1689－2014、导热性能参照GB 22588-2008进行测试，测试结果见表1。

表1实施案例1-3、对比例的力学性能和耐磨性能的测试结果

从表1数据可以看出，本发明的毛刺气缸套比对比例的气缸套，抗变形能力、耐磨性能明显较好。

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 (2)

1.一种双金属毛刺气缸套的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1：按如下化学成分和重量份的原料进行配料：C:3.0％-3.2％，Si: 2.6％-2.9％，S:≤0.1％，P:≤0.2％，Cr:0.5％-0.6％，Ni:0.1％-0.2％，Mo:0.2％-0.3％，Cu:0.6％-0.8％，Ti:≤0.03％，Sn：0.3％-0.5％，Mn：1.6％-1.9％，余量为铁；将原料投入中频电炉内进行熔炼，熔炼温度在1500-1550℃，得到铁液；

S2：对铁液进行孕育处理；

S3：将出炉后孕育的铁液浇入模具型腔内进行离心铸造，得到气缸套基体；具体步骤为：

先使离心铸造机的转速为1500-2000转/分，进行浇注；

当浇注量达到一半时，使转速提高300转/分，然后浇注剩余一半铁液；

S4：将气缸套基体在热处理炉中回火,回火温度为540℃，保温1.8-2.5小时，然后以40-120 ℃/h冷却至280±20℃;

S5：制备混合涂料，混合涂料按以下质量百分比进行配置：金属颗粒5％-10％，耐火骨料20％-30％，悬浮剂和粘结剂混合物3％-5％，其余是水；其中所述耐火骨料为颗粒大小180目的石英砂和230目的石英砂，所述180目的石英砂和230目的石英砂的质量份数比为2:3；所述悬浮剂为膨润土；所述粘结剂为聚丙烯酰胺，所述金属颗粒为0.3-1.0mm的发泡铝合金小颗粒；

S6：将混合涂料均匀喷洒在回火后的气缸套基体上：将回火结束的缸套基体放置在喷涂回转台上进行喷涂，其中，缸套基体回转速度为10-20rpm/min，喷射距离为80-120mm，喷射角度为80±5°，喷涂厚度为0.5-1.0mm；

将喷涂完成的气缸套基体放置在渗陶炉中通电预热、抽真空：将含涂料层的气缸套基体放置在渗陶炉中，通电预热3小时，将温度升至275℃±5℃，然后抽真空，开启真空泵，使渗陶炉中的真空控制在50Pa-55Pa的范围内；

S7：对气缸套基体进行渗陶处理，冷却后出炉，得到毛刺气缸套，具体为：保温渗陶，将气缸套渗陶炉的炉温控制在275℃±5℃的范围内，保温2小时出炉，冷却后得到毛刺气缸套。

2.一种双金属毛刺气缸套，其特征在于，通过权利要求1所述的一种双金属毛刺气缸套的制备工艺制得，该毛刺气缸套包括气缸套基体、复合在气缸套基体外表面的铝合金毛刺，所述毛刺由混合涂料喷涂在气缸套基体上经渗陶工艺而成，毛刺高度在0.5-1.0mm；所述毛刺呈蘑菇状；

所述气缸套基体外表面每平方厘米内所述毛刺的数量有20-100个。