CN1176300C - 一种铸铁氮化平台网纹气缸套 - Google Patents
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Abstract
本发明属于发动机气缸套技术领域，在气缸套内孔壁上设有包括疏松层、致密层和扩散层的氮硬化复合层，在疏松层和致密层上设有平台和沟槽，在平台上设有微沟槽，沟槽与沟槽相互贯通，呈交叉网状规则排列；平台网纹与气缸套中心线方向夹角α为100°～150°，在4mm测量长度内，平台网纹的沟槽深度≥4μm的沟槽数至少有5个，便于润滑油沿沟槽流动沁渗形成高强度油膜，使气缸套与活塞、活塞环间润滑性能良好，使机油消耗降低，高强度的致密层和扩散层提高了气缸套的抗磨粒磨损和抗腐蚀能力，可使气缸套使用寿命达90万公里，延长寿命60%以上，网状沟槽和1μm支承长度率的提高，增加了密封效果，从而达到提高发动机功率的目的。
Description
技术领域
一种铸铁氮化平台网纹气缸套，属于机械工程发动机技术领域，尤其涉及发动机气缸套技术。
背景技术
国内现有的铸铁气缸套内孔，在氮化处理前经机械加工具有网纹结构，经氮化处理后，其内孔表面疏松层的硬度和抗腐蚀能力有所提高，虽然疏松层也可含油，有利于润滑，但气缸套内孔表面氮化层完全覆盖、阻断了原有网纹沟槽，并使疏松层表面呈峰峦状，彻底破坏了气缸套内孔原有平台网纹表面的优点，使气缸套与活塞、活塞环的初始磨合效果和泵油能力均有所下降。在1μm的支承长度率Tp＜5％，从而使发动机活塞环与缸套的配副性能下降，磨合期延长，缸套上止点润滑效果下降，由于不完全燃烧，使机油消耗高，发动机尾气中的CO和CH有害气体和颗粒排放增高，不利于环保。
技术方案
本发明的目的是提供一种润滑性能好，降低油耗、耐磨损、使用寿命长的铸铁氮化平台网纹气缸套。
本发明气缸套的内孔壁上设有平台网纹氮硬化复合层，复合层包括疏松层、致密层和扩散层，疏松层设置在复合层的外表面，致密层布置在疏松层和扩散层间，其特征在于在疏松层和致密层上设有平台和沟槽，在平台上设有微沟槽，沟槽间相互贯通，微沟槽间相互贯通，沟槽与微沟槽间相互贯通，呈交叉网状规则排列；平台网纹与气缸套中心线方向夹角α为100°～150°，在4mm测量长度内，平台网纹的沟槽深度≥4μm的沟槽数至少有5个。
本发明的这种平台网纹表面结构合理，便于润滑油沿沟槽流动沁渗形成高强度油膜，使气缸套与活塞、活塞环间润滑性能良好，使机油消耗降低50％以上，高强度的致密层和扩散层提高了气缸套的抗磨粒磨损和抗腐蚀能力，其1μm的支承长度率Tp≥20％，可使气缸套使用达90万公里，延长使用寿命60％以上，网状沟槽和1μm支承长度率的提高，增加了密封效果，从而达到提高发动机功率的目的。
这种氮化平台网纹的疏松层深度为0.002～0.025mm，硬度为维氏Hv25＝130～390；氮化平台网纹致密层深度为0.002～0.025mm，硬度为维氏Hv25＝700～1100；氮化平台网纹扩散层深度为0.05～0.9mm，在距致密层0.02mm处硬度为维氏Hv100≥350。
由于气缸套平台网纹达到分层硬化，平台网纹表面和疏松层共同存在储油作用，使活塞、活塞环、气缸套在润滑、配摩擦副方面更趋于合理，可降低机油消耗50％以上，使发动机尾气中CO及CH有害气体及颗粒排放下降15％以上，有利于环保。
气缸套在氮化热处理后内孔表面经过机械珩磨加工，形成平台和规则的交叉网状沟槽。
气缸套在氮化热处理后的内孔表面为峰峦状，经过机械珩磨精细加工，内孔表面的峰峦被削平，并重新加工出微沟槽，提高了与活塞环、活塞的初始磨合效果和内孔表面泵油能力，从而降低油耗，延长使用寿命。
附图说明
图1为本发明内孔表面放大示意图
图2为本发明内孔表面放大剖视图
图中，1平台，2微沟槽，3沟槽，4疏松层，5致密层，6扩散层，7金属基体。
具体实施例
在铸铁氮化平台网纹气缸套内孔金属基体7上由疏松层4、致密层5和扩散层6组成复合层，疏松层4设置在复合层的外表面，致密层5布置在疏松层4和扩散层6间，在疏松层4、致密层5上设有平台1及沟槽3，平台1上还设有微沟槽2，微沟槽2之间相互贯通，沟槽3之间相互贯通，微沟槽2与沟槽3之间相互贯通组合成交叉网状结构网纹，平台1、微沟槽2和沟槽3与气缸套中心线方向夹角α为100°～150°，呈交叉网状规则排列，在4mm测量长度内，平台网纹的沟槽3深度≥4μm的沟槽数至少有5个，其1μm的支承长度率Tp≥20％。疏松层4的深度为0.002～0.025mm，硬度为维氏Hv25＝130～390；致密层5的深度为0.002～0.025mm，硬度为维氏Hv25＝700～1100；扩散层6的深度为0.05～0.9mm，在距致密层5的0.02mm处硬度为维氏Hv100≥350。
铸铁气缸套在氮化处理后，疏松层4的表面为峰峦状，在经过机械珩磨加工后，使平台1的表面为平台状，并重新珩磨出微沟槽2，这种平台网纹表面结构有利于润滑油沿微沟槽2和沟槽3流动、沁渗，与平台1共同作用，在气缸套内孔表面形成高强度油膜，使气缸套内活塞环运动的上止点部位得到良好的润滑，平台1可增加活塞环、活塞与缸套的微观接触面积，使接触点压强大幅降低，在活塞环回程时，把多余油液刮回曲轴箱内，从而使机油消耗降低50％。由于致密层5和扩散层6硬度提高，抗腐蚀能力和耐磨损能力提高，提高了发动机性能，使功率增大，故特别适用于船舶、内燃机车(如高速列车6V280ZJ柴油机)和高寒、缺氧、风沙大的环境恶劣地区和大西北区大功率发动机使用。在正常使用和维修保养情况下缸套使用寿命不小于90万公里，从而延长使用寿命60％以上，使发动机尾气中CO及CH等有害气体颗粒排放下降15％以上，有利于环保。
Claims (3)
1、一种铸铁氮化平台网纹气缸套，在气缸套内孔壁上设有氮硬化复合层，复合层包括疏松层、致密层和扩散层，疏松层设置在复合层的外表面，致密层布置在疏松层和扩散层间，其特征在于在疏松层和致密层上设有平台和沟槽，在平台上设有微沟槽，沟槽间相互贯通，微沟槽间相互贯通，沟槽与微沟槽间相互贯通，呈交叉网状规则排列；平台网纹与气缸套中心线方向夹角α为100°～150°，在4mm测量长度内，平台网纹的沟槽深度≥4μm的沟槽数至少有5个。
2、根据权利要求1所述的铸铁氮化平台网纹气缸套，其特征在于氮化平台网纹的疏松层深度为0.002～0.025mm，硬度为维氏Hv25＝130～390；氮化平台网纹致密层深度为0.002～0.025mm，硬度为维氏Hv25＝700～1100；氮化平台网纹扩散层深度为0.05～0.9mm，在距致密层0.02mm处硬度为维氏Hv100≥350。
3、根据权利要求1所述的铸铁氮化平台网纹气缸套，其特征在于气缸套在氮化热处理后，内孔表面经过机械珩磨加工形成平台和规则的交叉网状沟槽。
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