CN114810407A - 具有低摩擦力内圆网纹的缸套及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有低摩擦力内圆网纹的缸套及其制备方法，包括气缸套基体，所述气缸套基体内表面形成有内涂层，所述内涂层靠近缸口的上段内圆周区域的表面粗糙度Rz为2.5μm以下，所述内涂层除去该上段内圆周区域的下段内圆周区域的表面粗糙度Rz为2.0μm～6.0μm。本发明采用分段式的双粗糙度网纹设计，形成符合滑动环境且不给油耗带来恶化的面性状，发挥了缸体全区域的低摩擦力效果。
Description
技术领域
本发明涉及缸套技术领域，具体涉及一种具有低摩擦力内圆网纹的缸套及其制备方法。
背景技术
现有的珩磨网纹技术是通过珩磨油石随机床主轴旋转和上下往复运动产生在气缸套内圆面形成交叉状的网纹，交叉状内圆面网纹偏于储存润滑油，现有的网纹内圆面上下粗糙度均匀化分布，当内圆粗糙度大时，汽车发动机通过曲轴带动活塞连杆、活塞、活塞环在缸套内部上下往复运动，活塞环与缸套接触面运动形成油膜增加，上部燃烧室高温将LOC蒸发，LOC油耗增加，当内圆面粗糙度减小时，发动机高速运转时缸套中间部位活塞环与缸套接触面运动速度最高，容易形成油膜断裂，润滑效果下降，摩擦力增加，燃油耗恶化。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种具有低摩擦力内圆网纹的缸套及其制备方法，具体技术方案如下：
一种具有低摩擦力内圆网纹的缸套，包括气缸套基体，所述气缸套基体内表面形成有内圆面网纹，所述内圆面网纹靠近缸口的上段内圆周区域的表面粗糙度Rz为2.5μm以下，所述内圆面网纹除去该上段内圆周区域的下段内圆周区域的表面粗糙度Rz为2.0μm～6.0μm。
进一步地，所述内圆面网纹在上段内圆周区域的槽面积率为5％～15％,所述内圆面网纹在下段内圆周区域的槽面积率为10％～25％。
优选地，所述内圆面网纹在上段内圆周区域的槽面积率为6％～12％,所述内圆面网纹在下段内圆周区域的槽面积率为12％～20％。
优选地，所述内圆面网纹在上段内圆周区域的表面粗糙度Rz为2.5μm以下，所述内圆面网纹在下段内圆周区域的表面粗糙度Rz为2.0μm～6.0μm。
进一步地所述内圆面网纹与气缸套基体的横截面之间夹角为22.5°±10°。
一种具有低摩擦力内圆网纹缸套的制备方法，包括如下步骤：
通过珩磨将缸套内表面形成具有双粗糙度网纹的气缸套，其中，靠近缸口的上段内圆周区域的表面粗糙度Rz为2.5μm以下，所述内表面除去该上段内圆周区域的下段内圆周区域的表面粗糙度Rz为2.0μm～6.0μm。
所述形成具有双粗糙度内涂层的气缸套基体，具体为：
采用三进给珩磨机，将磨头上第一组砂条扩涨，该砂条随主轴上下往复和旋转运动，将缸套前序预留的量去除，同时实现内圆尺寸、形位公差的要求，再通过二组砂条扩涨将内圆整体网纹粗糙度Rz控制在2.0μm～6.0μm范围内，再通过第三组颗粒更小的砂条将缸套上部粗糙度Rz下降到2.5μm以下。
由以上技术方案可知，本发明采用分段式的双粗糙度内圆网纹设计，形成符合滑动环境且不给油耗带来恶化的面性状，发挥了缸体全区域的低摩擦力效果从而保持LOC油耗不变的前提下，降低燃油耗0.4％～0.9％。
附图说明
图1为本发明缸套的轴向剖视图；
图2为本发明与现有技术燃油耗性能对比图；
图3为本发明与现有技术机油耗性能对比图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明，在详细说明本发明各实施例的技术方案前，对所涉及的名词和术语进行解释说明，在本说明书中，名称相同或标号相同的部件代表相似或相同的结构，且仅限于示意的目的。
如图1所示，所述具有低摩擦力内圆网纹缸套包括气缸套基体1，在气缸套基体内表面形成有内网纹。图1中TDC:Top Dead Center--发动机上止点的英文缩写、BDC:Bottomdead center--发动机下止点的英文缩写。
本发明是将内圆面网纹设计成具有两段不同粗糙度的表面，其中在内圆面靠近缸口的上段内圆周区域2的表面粗糙度Rz为2.5μm以下，优选为0.5μm～2.0μm；在内涂层除去该上段内圆周区域的下段内圆周区域3的表面粗糙度Rz为2.0μm～6.0μm，优选为2.0μm～5.0μm。
双粗糙度的内表面对形成符合滑动环境的面性状，能发挥缸体全区域的低摩擦力效果，并且不给LOC带来恶化。
上段内圆周区域的表面粗糙度低，其机油量减少，活塞的运动速度慢，导致境面润滑区域为主控，境面润滑区域是指活塞环与缸套内圆面直径接触，之间油膜间断，该领域主控LOC，降低粗糙度有利用抑制机油蒸发量。
下段内圆周区域的表面粗糙度高，其机油量充足，缸体中部的活塞运动速度变快，达到流体润滑区域为主控，流体润滑区域是指活塞环与缸套内圆面接触，之间有一层油膜，该流体润滑区域机油量充足，环与缸套间摩擦力系数小，减小燃油耗。
缸体表面粗糙度的改变可以通过设置不同的槽面积率来实现，本发明内圆面网纹在上段内圆周区域的槽面积率为5％～15％，优选为6％～12％；所述内圆面网纹在下段内圆周区域的槽面积率为10％～25％，优选为12％～20％。
所述上段内圆周区域与下段内圆周区域的轴向长度比为1:1.5～1:3，优选为1:2。
所述内圆面网纹与气缸套基体的横切面之间的夹角为22.5°±10°，珩磨网纹夹角的大小，将直接决定着气缸套在工作时，气缸套中、上部网纹沟槽内储存的润滑油通过网纹沟槽网络流回气缸套下部网纹沟槽的路程和流回时间。夹角增大，润滑油流速加快，LOC恶化；夹角减小，润滑油流速减缓，气缸套中部活塞快速运动，内壁容易形成镜面润滑，导致拉缸。
本发明还提供一种具有低摩擦力内圆网纹缸套的制备方法，包括如下步骤：
将缸套内圆面网纹形成两段双粗糙度的气缸套，其中，靠近缸口的上段内圆周区域的表面粗糙度为Rz2.5μm以下，所述内圆面网纹除去该上段内圆周区域的下段内圆周区域的表面粗糙度为Rz2.0μm～6.0μm
所述形成具有双粗糙度内涂层的气缸套基体，具体为：采用一台三进给珩磨机，通过磨头上第一组砂条扩涨，砂条随主轴上下往复和主轴旋转运动，将缸套前序预留的量去除，同时实现内圆尺寸、形位公差的要求，再通过二组砂条扩涨将内圆整体网纹粗糙度控制在Rz2.0μm～6.0μm范围内，再通过第三组颗粒更小的砂条将缸套上部粗糙度下降到Rz2.5μm以下
下面结合图2和3，通过对现有一种粗糙度的缸套以及本发明两段粗糙度缸套的燃油耗和机油耗性能对比实验，证明本发明的技术效果。
图2为本发明与现有技术燃油耗性能对比图，采用8L柴油机，2000rpm转全负荷。与现有技术相比，全区域的油耗下降0.4％～0.9％。
图3为本发明与现有技术机油耗性能对比图，采用8L柴油机，2000rpm转全负荷。本发明与现有技术的机油耗相当。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种具有低摩擦力内圆网纹的缸套，包括气缸套基体，其特征在于，所述气缸套基体内表面形成有内圆面网纹，所述内圆面网纹靠近缸口的上段内圆周区域的表面粗糙度Rz为2.5μm以下，所述内圆面网纹除去该上段内圆周区域的下段内圆周区域的表面粗糙度Rz为2.0μm～6.0μm。
2.根据权利要求1所述的缸套，其特征在于，所述内圆面网纹在上段内圆周区域的槽面积率为5％～15％,所述内圆面网纹在下段内圆周区域的槽面积率为10％～25％。
3.根据权利要求2所述的缸套，其特征在于，所述内圆面网纹在上段内圆周区域的槽面积率为6％～12％,所述内圆面网纹在下段内圆周区域的槽面积率为12％～20％。
4.根据权利要求1所述的缸套，其特征在于，所述内圆面网纹在上段内圆周区域的表面粗糙度Rz为2.5μm以下，所述内圆面网纹在下段内圆周区域的表面粗糙度Rz为2.0μm～6.0μm。
5.根据权利要求1所述的缸套，其特征在于，所述内圆面网纹与气缸套基体的横截面之间夹角为22.5°±10°。
6.根据权利要求1-5任一项所述的缸套，其特征在于，所述上段内圆周区域与下段内圆周区域的轴向长度比为1:1.5～1:3。
7.根据权利要求6所述的缸套，其特征在于，所述上段内圆周区域与下段内圆周区域的轴向长度比为1:2。
8.一种具有低摩擦力内圆网纹缸套的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过珩磨将缸套内表面形成具有双粗糙度网纹的气缸套，其中，靠近缸口的上段内圆周区域的表面粗糙度Rz为2.5μm以下，所述内表面除去该上段内圆周区域的下段内圆周区域的表面粗糙度Rz为2.0μm～6.0μm。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述形成具有双粗糙度内涂层的气缸套基体，具体为：
采用三进给珩磨机，将磨头上第一组砂条扩涨，该砂条随主轴上下往复和旋转运动，将缸套前序预留的量去除，同时实现内圆尺寸、形位公差的要求，再通过二组砂条扩涨将内圆整体网纹粗糙度Rz控制在2.0μm～6.0μm范围内，再通过第三组颗粒更小的砂条将缸套上部粗糙度Rz下降到2.5μm以下。
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