CN1928341A - 一种铝合金缸体的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金缸体的生产方法，解决了现有生产方法得到的缸体内表面粗糙度不符合缸体的技术和使用要求、内燃机容易拉缸、缸体可靠性差和使用寿命短的问题。解决技术问题的主要技术方案是，包括铝合金缸体内腔的机械加工，利用直流脉冲电源将机械加工后的铝合金缸体内腔表面在碱性电解液中进行微弧氧化处理以形成氧化铝陶瓷层，对陶瓷层清洗干燥，对氧化铝陶瓷层的机械切削加工以及加工后的清洗。采用上述方法后，解决了内燃机缸体或者活塞的拉缸损坏、陶瓷表面疏松层在缸体使用前不能有效去除的难题，提高了内燃机的可靠性和使用寿命，降低使用成本，使得微弧氧化处理工艺得到很好的推广应用。
Description
技术领域：
本发明涉及一种内燃机铝合金缸体的生产方法，特别涉及一种铝合金缸体内表面形成氧化铝陶瓷层的微弧氧化处理工艺以及对氧化铝陶瓷层的切削加工方法。
背景技术：
铝合金缸体作为内燃机的一个重要部件，因为它的质量较轻、强度较高而长期广泛应用，但因为耐磨性、耐腐蚀性差，不适用于在高温高压、高速相对运动的场合，通常在使用前对其内摩擦表面进行电镀或其它表面硬化处理以增加其耐磨性。微弧氧化处理工艺是近几年发展起来的一种铝合金缸体内表面的处理工艺，特别是氧化铝陶瓷层的微弧氧化处理工艺，如长安大学申请的公开号CN 1554806A的铝合金缸体内表面微弧氧化处理工艺，微晶陶瓷层表面均匀分布有大量微米级盲孔，具有良好的存储润滑油的特性；由于氧化铝陶瓷层具有耐高温和耐腐蚀性，因此特别适用于在高温高压、耐磨性要求高、润滑条件差、高速相对运动的内燃机缸体、活塞运动部件表面。但目前本技术领域通常认为，由于氧化铝陶瓷层的高硬度和脆性大，需用更硬的研磨抛光材料对其精加工，但因为陶瓷层薄、只有20微米左右，切削力大陶瓷层容易碎裂剥落、对微米级盲孔造成破坏、不能发挥氧化铝陶瓷层润滑良好的特性，因此不能像镀铬层一样进行珩磨或者表面抛光等加工；如果采用软的材料如尼龙轮、羊毛轮进行加工，效率低、容易对微米级盲孔造成破坏、不能发挥润滑良好的特性，因此现有的氧化铝陶瓷层的铝合金缸体，在经过内表面微弧氧化处理工艺形成氧化铝陶瓷层后，经过清洗干燥、不再进行进一步的机械加工而使用，使得缸体内表面的粗糙度常常不符合缸体的技术和使用要求、特别是小型高速内燃机的使用要求，使内燃机氧化铝陶瓷表面疏松层及其杂质经常在磨合阶段或者在磨合后的初期使用阶段因脱落而造成内燃机缸体或者活塞的拉伤、划伤而损害，严重时造成内燃机拉缸，大大缩短了内燃机的可靠性和使用寿命，增加了使用成本，使得微弧氧化处理工艺不能得到很好的推广应用。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种铝合金缸体内表面的微弧氧化处理工艺及其氧化铝陶瓷层的机械切削加工方法，以解决内燃机缸体或者活塞的拉缸损坏、陶瓷表面疏松层在缸体使用前不能有效去除的难题，以提高内燃机的可靠性和使用寿命，降低使用成本。
本发明解决技术问题的技术方案是，包括铝合金缸体铸造，铝合金缸体内孔的机械加工，利用直流脉冲电源将机械加工后的铝合金缸体作为阳极、缸体内腔设置不锈钢管作为阴极，碱性电解液从不锈钢管一端流入缸体、从缸体的另一端流出，对缸体内表面进行微弧氧化处理以形成氧化铝陶瓷层，对陶瓷层清洗干燥，其特征在于：还包括对氧化铝陶瓷层的机械切削加工以及加工后的清洗。
碱性电解液按重量与总体积比：六偏磷酸钠15-25g/L，碳酸钾5-15g/L，硅酸钠3-8g/L，偏钒酸铵1-2g/L。
碱性电解液按重量与总体积比为，六偏磷酸钠20g/L，碳酸钾10g/L，硅酸钠5g/L，偏钒酸铵1.5g/L。
所说的碱性电解液PH值范围为8-12。
直流脉冲电源对缸体施加的电压值在300V-550V。
用尼龙轮配以抛光膏进行粗抛光，抛光时间2-3min，然后在汽油中浸泡清洗。
先用尼龙轮配以抛光膏进行粗抛光，抛光时间2-3min，再用羊毛轮配以抛光液进行精细抛光，抛光时间1-2min，然后在汽油中浸泡清洗。
本发明具有以下优点：铝合金缸体经过内表面微弧氧化处理工艺后，得到了适中的微晶陶瓷层厚度、利于缸体散热以减少拉缸发生，良好的表面粗糙度：表面粗糙度能达到Ra 1.6左右；经过切削加工后，铝合金缸体内表面的表面粗糙度能达到Ra 0.4左右，能够满足耐高温高压、耐磨性耐腐蚀性要求高、润滑条件差的内燃机缸体的使用工况要求。
由于直流脉冲电源的输出工作电压比较低、占空比小，微晶陶瓷层更加致密、盲孔分布均匀、与铝合金基体的结合强度更高、不容易从基体上脱落，使内燃机的可靠性高、使用寿命更长；同时节约了能源，也减少了电极损耗。
具体实施方式：
一种铝合金缸体的生产方法，包括铝合金缸体铸造，铝合金缸体内腔的机械加工，利用直流脉冲电源将机械加工后的铝合金缸体作为阳极、缸体内腔设置不锈钢管作为阴极，碱性电解液从不锈钢管一端流入缸体、从缸体的另一端流出，对缸体内表面进行微弧氧化处理以形成氧化铝陶瓷层，对陶瓷层清洗干燥，对氧化铝陶瓷层的机械切削加工以及加工后的清洗。具体步骤为：
1)制碱性电解液：
碱性电解液按重量与总体积比：六偏磷酸钠15-25g/L，碳酸钾5-15g/L，硅酸钠3-8g/L，偏钒酸铵1-2g/L；碱性电解液PH值范围为8-12。
碱性电解液从不锈钢管一端流入缸体、从缸体的另一端流出，通过冷却循环系统在缸体中循环。
2)将机械加工后的铝合金缸体接直流脉冲电源的阳极、不锈钢管接直流脉冲电源的阴极，将不锈钢管放在缸体内腔中间，碱性电解液从不锈钢管一端流入缸体、从缸体的另一端流出，直流脉冲电源对缸体施加的电压值300V-550V，时间30-50min。
3)用尼龙轮配以抛光膏进行粗抛光，抛光时间2-3min，然后在汽油中浸泡清洗。
4)先用尼龙轮配以抛光膏进行粗抛光，抛光时间2-3min，再用羊毛轮配以抛光液进行精细抛光，抛光时间1-2min，然后在汽油中浸泡清洗。
本发明的实施例一：
将碱性电解液按重量与总体积比为，六偏磷酸钠20g/L，碳酸钾10g/L，硅酸钠5g/L，偏钒酸铵1.5g/L的比例配制，将PH值范围控制在8-12之间；碱性电解液从不锈钢管一端流入缸体、从缸体的另一端流出，通过冷却循环系统在缸体中循环；将机械加工后的铝合金缸体接直流脉冲电源的阳极、不锈钢管接直流脉冲电源的阴极，将不锈钢管放在缸体内腔中间，直流脉冲电源对缸体施加300V-550V的电压，时间40min；微弧氧化处理后取下缸体进行清洗干燥，待缸体干燥后，用尼龙轮配以抛光膏进行粗抛光，抛光时间2.5min，然后在汽油中浸泡清洗，清洗干净后干燥。
本发明的实施例二：
将碱性电解液按重量与总体积比为，六偏磷酸钠20g/L，碳酸钾10g/L，硅酸钠5g/L，偏钒酸铵1.5g/L的比例配制，将PH值范围控制在8-12之间；碱性电解液从不锈钢管一端流入缸体、从缸体的另一端流出，通过冷却循环系统在缸体中循环；将机械加工后的铝合金缸体接直流脉冲电源的阳极、不锈钢管接直流脉冲电源的阴极，将不锈钢管放在缸体内腔中间，直流脉冲电源对缸体施加300V-550V的电压，时间40min；微弧氧化处理后取下缸体进行干燥，待缸体干燥后，先用尼龙轮配以抛光膏进行粗抛光，抛光时间2.5min，再用羊毛轮配以抛光液进行精细抛光，抛光时间1.5min，然后在汽油中浸泡清洗，清洗干净后干燥。
Claims (7)
1、一种铝合金缸体的生产方法，包括铝合金缸体铸造，铝合金缸体内腔的机械加工，利用直流脉冲电源将机械加工后的铝合金缸体作为阳极、缸体内腔设置不锈钢管作为阴极，碱性电解液从不锈钢管一端流入缸体、从缸体的另一端流出，对缸体内腔表面进行微弧氧化处理以形成氧化铝陶瓷层，对陶瓷层清洗干燥，其特征在于：还包括对氧化铝陶瓷层的机械切削加工以及加工后的清洗。
2、根据权利要求1所述的铝合金缸体的生产方法，其特征在于：所说的碱性电解液按重量与总体积比：六偏磷酸钠15-25g/L，碳酸钾5-15g/L，硅酸钠3-8g/L，偏钒酸铵1-2g/L。
3、根据权利要求1或2所述的铝合金缸体的生产方法，其特征在于：所说的碱性电解液按重量与总体积比为，六偏磷酸钠20g/L，碳酸钾10g/L，硅酸钠5g/L，偏钒酸铵1.5g/L。
4、根据权利要求1、2或者3所述的铝合金缸体的生产方法，其特征在于：所说的碱性电解液PH值范围为8-12。
5、根据权利要求1所述的铝合金缸体的生产方法，其特征在于：所说直流脉冲电源对缸体施加的电压值在300V-550V。
6、根据权利要求1所述的铝合金缸体的生产方法，其特征在于：所说的机械切削加工以及加工后的清洗是，用尼龙轮配以抛光膏进行粗抛光，抛光时间2-3min，然后在汽油中浸泡清洗。
7、根据权利要求1所述的铝合金缸体的生产方法，其特征在于：所说的机械切削加工以及加工后的清洗是，先用尼龙轮配以抛光膏对进行粗抛光，抛光时间2-3min，再用羊毛轮配以抛光液进行精细抛光，抛光时间1-2min，然后在汽油中浸泡清洗。
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