RU2414526C2 - Procedure for cylinder sleeve coating - Google Patents
Procedure for cylinder sleeve coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2414526C2 RU2414526C2 RU2007147933/02A RU2007147933A RU2414526C2 RU 2414526 C2 RU2414526 C2 RU 2414526C2 RU 2007147933/02 A RU2007147933/02 A RU 2007147933/02A RU 2007147933 A RU2007147933 A RU 2007147933A RU 2414526 C2 RU2414526 C2 RU 2414526C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- alloy
- sprayed
- cylinder liner
- cylinder
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
- C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
- C23C28/021—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material including at least one metal alloy layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
- C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/129—Flame spraying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/131—Wire arc spraying
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способу нанесения покрытия на гильзу цилиндра согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.The present invention relates to a method for coating a cylinder liner according to the preamble of claim 1.
Обычно блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания изготавливают литьем из легких металлов, преимущественно из алюминия, из-за низких трибологических свойств которых, однако, существует необходимость интегрировать в блок цилиндров при его литье гильзы цилиндров из материала на основе железа, например из серого чугуна. При этом возникают проблемы, связанные с обеспечением достаточно прочного закрепления гильз цилиндров в блоке цилиндров и с обеспечением достаточной теплопередачи между гильзами цилиндров и блоком цилиндров. Эти проблемы можно решить за счет придания наружным поверхностям гильз цилиндров получаемой при литье шероховатой структуры с поднутрениями. Однако подобное выполнение гильз цилиндров неизбежно приводит к значительному увеличению ширины перемычек между залитыми в блок цилиндров гильзами цилиндров и тем самым к существенному увеличению занимаемого гильзами цилиндров места.Typically, cylinder blocks of internal combustion engines are made by casting from light metals, mainly aluminum, due to the low tribological properties of which, however, there is a need to integrate cylinder liners from iron-based material, for example, gray cast iron, into its cylinder block. In this case, problems arise associated with ensuring sufficiently strong fastening of the cylinder liners in the cylinder block and with ensuring sufficient heat transfer between the cylinder liners and the cylinder block. These problems can be solved by giving the outer surfaces of the cylinder liners obtained by casting a rough structure with undercuts. However, such a design of cylinder liners inevitably leads to a significant increase in the width of the bridges between the cylinder liners filled in the cylinder block and thereby to a significant increase in the space occupied by the cylinder liners.
Учитывая существующую в области моторостроения тенденцию к уменьшению размеров двигателей при сохранении их мощности, возникает необходимость в уменьшении расстояний между отдельными гильзами цилиндров, а также в улучшении отвода тепла из камеры сгорания через гильзу цилиндра в рубашку охлаждения блока цилиндров. Эти проблемы можно решить за счет изготовления гильз цилиндров не в виде литых гильз с шероховатой наружной поверхностью, а в виде гильз из серого чугуна с гладкой или умеренно шероховатой наружной поверхностью и с покрытием, обеспечивающим соединение гильзы с материалом, в который при изготовлении блока цилиндров заливается по своему периметру гильза цилиндра.Given the current tendency in the field of motor engineering to reduce the size of engines while maintaining their power, there is a need to reduce the distances between the individual cylinder liners, as well as to improve the heat removal from the combustion chamber through the cylinder liner to the cooling jacket of the cylinder block. These problems can be solved by manufacturing cylinder liners not in the form of cast liners with a rough outer surface, but in the form of gray cast iron liners with a smooth or moderately rough outer surface and with a coating providing a connection between the liner and the material into which the cylinder block is poured along the perimeter of the cylinder liner.
Подобная гильза цилиндра из серого чугуна описана в DE 19729017 С2. Такая гильза имеет на своей наружной поверхности нанесенный путем газопламенного напыления или путем электродугового напыления покровный слой из сплава AlSi с содержанием кремния менее 15%. На этот покровный слой нанесен защищающий от окисления слой из цинкового сплава, назначение которого (слоя) состоит в предотвращении окисления слоя из сплава AlSi, препятствующего образованию прочной металлической связи покровного слоя с материалом, в который при изготовлении блока цилиндров заливается по своему периметру гильза цилиндра.A similar gray cast iron cylinder liner is described in DE 19729017 C2. Such a liner has a coating layer of AlSi alloy with a silicon content of less than 15% on its outer surface deposited by flame spraying or by electric arc spraying. A zinc alloy protective layer against oxidation is applied to this coating layer, the purpose of which (the layer) is to prevent the oxidation of the AlSi alloy layer, which prevents the formation of a strong metal bond between the coating layer and the material into which the cylinder liner is poured around its perimeter.
Недостаток этого известного решения состоит в окислении сплава AlSi, происходящем уже при напылении из него покровного слоя. Образующаяся при этом оксидная пленка исключительно прочно сцепляется со слоем из AlSi. Помимо этого температура плавления такой оксидной пленки выше температур, которые достигаются при заливке по периметру гильз цилиндров в материал блока цилиндров. Несмотря на возможность исключительно трудоемкого удаления подобной оксидной пленки после удаления она очень быстро образуется вновь, из-за чего даже дополнительно наносимый из цинка или его сплава защитный слой не способен обеспечить металлическую связь между слоем из AlSi и материалом, в который при изготовлении блока цилиндров заливается по своему периметру гильза цилиндра.The disadvantage of this known solution is the oxidation of the AlSi alloy, which already occurs when a coating layer is sprayed from it. The oxide film formed in this case adheres extremely firmly to the AlSi layer. In addition, the melting temperature of such an oxide film is higher than the temperatures that are achieved when casting along the perimeter of the cylinder liners in the material of the cylinder block. Despite the possibility of extremely laborious removal of such an oxide film after removal, it forms again very quickly, which is why even the protective layer additionally applied from zinc or its alloy is not able to provide a metal bond between the AlSi layer and the material into which it is poured during the manufacture of the cylinder block along the perimeter of the cylinder liner.
Помимо этого коэффициент теплового расширения покровного слоя из AlSi примерно в 1,7 раза превышает коэффициент теплового расширения серого чугуна, в связи с чем в известной многослойной системе при изменениях температуры возникают напряжения, ухудшающие металлическую связь между гильзой цилиндра и блоком цилиндров.In addition, the coefficient of thermal expansion of the AlSi coating layer is approximately 1.7 times higher than the coefficient of thermal expansion of gray cast iron, and therefore stresses arise in the well-known multilayer system with temperature changes that worsen the metal bond between the cylinder liner and the cylinder block.
В основу настоящего изобретения была положена задача устранить указанные выше недостатки, присущие уровню техники, т.е. улучшить металлическую связь между гильзой цилиндра и материалом, в который при изготовлении блока цилиндров заливается по своему периметру гильза цилиндра, а тем самым и улучшить теплопередачу между гильзой цилиндра и блоком цилиндров. Указанная задача решается с помощью отличительных признаков, представленных в независимом пункте формулы изобретения.The present invention was based on the task of eliminating the above disadvantages inherent in the prior art, i.e. to improve the metal bond between the cylinder liner and the material into which the cylinder liner is poured around the perimeter of the cylinder liner in the manufacture of the cylinder block, and thereby improve the heat transfer between the cylinder liner and the cylinder block. This problem is solved using the distinctive features presented in the independent claim.
Преимущества предлагаемого в изобретении решения состоят в том, что градация коэффициентов теплового расширения в предлагаемой в изобретении слоистой структуре между гильзой из серого чугуна, многослойной системой и материалом, в который при изготовлении блока цилиндров заливается по своему периметру гильза цилиндра, существенно снижает температурные напряжения в предлагаемой в изобретении слоистой структуре. Помимо этого градация температур плавления, которые уменьшаются от наибольшей температуры плавления, которой обладает материал гильзы цилиндра, до промежуточной температуры плавления, которой обладает предлагаемая в изобретении многослойная система, и далее до наименьшей температуры плавления, которой обладает материал, из которого выполняется блок цилиндров и в который при его изготовлении заливается по своему периметру гильза цилиндра, обеспечивает растворение, соответственно диффузионное предварительное легирование наружного слоя материалом, из которого выполняется блок цилиндров и в который при его изготовлении заливается по своему периметру гильза цилиндра, благодаря чему создается стабильная металлическая связь между гильзой цилиндра и окружающим его литым материалом, из которого выполнен блок цилиндров. Помимо этого преимущество образованного из предлагаемых в изобретении сплавов покрытия заключается в том, что его компоненты участвуют в дисперсионном твердении в зоне металлической связи между гильзой цилиндра и блоком цилиндров.The advantages of the solution proposed in the invention are that the gradation of the thermal expansion coefficients in the layered structure proposed in the invention between a gray cast iron liner, a multilayer system and a material into which the cylinder liner is poured around its perimeter during the manufacture of the cylinder block substantially reduces the temperature stresses in the proposed in invention layered structure. In addition, the gradation of melting temperatures, which decrease from the highest melting temperature that the cylinder liner material has, to the intermediate melting temperature that the multilayer system of the invention possesses, and then to the lowest melting temperature that the material from which the cylinder block is made which, during its manufacture, is filled around its perimeter with a cylinder liner, provides dissolution, respectively diffusion pre-alloying of the outer Loy material from which the cylinder block is performed in which during manufacture is poured on its perimeter, the cylinder liner, thereby creating a stable metallic bond between the cylinder liner and the surrounding cast material from which the cylinder block. In addition, the advantage of the coating formed from the inventive alloys of the coating lies in the fact that its components are involved in precipitation hardening in the metal bonding zone between the cylinder liner and the cylinder block.
Различные предпочтительные варианты осуществления изобретения заявлены в зависимых пунктах формулы изобретения.Various preferred embodiments of the invention are claimed in the dependent claims.
Нижепредлагаемый в изобретении способ нанесения покрытия на заливаемую в материал блока цилиндров при его литье гильзу рассмотрен более подробно.The following method of coating the cylinder block poured into the material when casting the liner is described in more detail.
Предлагаемым в изобретении способом покрытие наносят на гильзу цилиндра, выполненную из легированного или нелегированного материала на основе железа. Гильзу цилиндра предпочтительно изготавливать из серого чугуна, который может содержать либо пластинчатый графит, либо вермикулярный графит, либо шаровидный графит. Серый чугун может при этом иметь ферритно-перлитную, перлитную, бейнитную или аустенитную основную структуру. Наружная поверхность гильзы цилиндра может быть выполнена гладкой. В принципе, однако, гильза цилиндра может также иметь наружную поверхность любого другого качества вплоть до плоской шероховатой литой поверхности. Помимо этого гильза цилиндра может иметь и обработанную резанием наружную поверхность.Proposed in the invention method, the coating is applied to a cylinder liner made of alloyed or undoped material based on iron. The cylinder liner is preferably made of gray cast iron, which may contain either lamellar graphite, or vermicular graphite, or spherical graphite. Gray cast iron may have a ferritic-pearlitic, pearlitic, bainitic or austenitic basic structure. The outer surface of the cylinder liner can be made smooth. In principle, however, the cylinder liner may also have an outer surface of any other quality, up to a flat, rough cast surface. In addition, the cylinder liner may also have a machined outer surface.
Для заливки гильзы цилиндра в материал, из которого отливается блок цилиндров, можно использовать все традиционные методы литья, такие, например, как литье под давлением, гравитационное литье или литье под низким давлением.To fill the cylinder liner into the material from which the cylinder block is cast, all conventional casting methods can be used, such as, for example, injection molding, gravity molding or low pressure molding.
Блок цилиндров изготавливают из одного из обычно используемых для этого литейных легких металлов, для чего можно использовать и литейные материалы на основе алюминия, и литейные материалы на основе магния.The cylinder block is made from one of the foundry light metals commonly used for this purpose, for which aluminum casting materials and magnesium casting materials can be used.
С целью обеспечить при заливке гильзы цилиндра в материал, из которого отливается блок цилиндров, металлическую связь гильзы цилиндра с окружающим ее по периметру литым материалом, из которого выполняется блок цилиндров, на наружную поверхность гильзы наносят покрытие путем термического распыления. Для такого нанесения покрытия необходима предварительная подготовка наружной поверхности, состоящая в ее очистке от загрязнений и оксидов и последующем придании ей шероховатости. В качестве примера пригодных для подобной подготовки наружной поверхности методов можно назвать крацевание и/или струйную обработку. Струйную обработку рекомендуется проводить прежде всего крупнозернистым корундом, т.е. кристаллическим оксидом алюминия (Al2O3).In order to ensure, when pouring the cylinder liner into the material from which the cylinder block is cast, the metal connection of the cylinder liner with the cast material surrounding the cylinder block from which the cylinder block is made, a coating is applied to the outer surface of the liner by thermal spraying. For such a coating, preliminary preparation of the outer surface is required, consisting in cleaning it from contaminants and oxides and then roughening it. Examples of methods suitable for such an external surface preparation include capping and / or blasting. It is recommended to carry out blasting primarily with coarse-grained corundum, i.e. crystalline alumina (Al 2 O 3 ).
Непосредственно после такой подготовки наружной поверхности гильзы цилиндра на нее термическим распылением наносят первый слой. Этот первый слой выполняют из меди с 99,9%-ной степенью чистоты, из сплава CiAl8, сплава CuAl8Ni2, сплава CuP8, сплава CuSi3 либо из сплава CuZn37 (латуни). При этом стремятся получить малопористый слой с низким содержанием оксидов и с толщиной от 60 до 130 мкм.Immediately after such preparation of the outer surface of the cylinder liner, a first layer is applied to it by thermal spraying. This first layer is made of copper with a 99.9% degree of purity, from a CiAl8 alloy, a CuAl8Ni2 alloy, a CuP8 alloy, a CuSi3 alloy, or a CuZn37 alloy (brass). At the same time, they strive to obtain a low-porous layer with a low content of oxides and with a thickness of 60 to 130 microns.
Для уменьшения разницы в температурах плавления нанесенных на гильзу цилиндра слоев на первый слой из меди предпочтительно наносить еще один слой из одного из указанных выше медных сплавов, температура плавления которых ниже температуры плавления меди, но выше температуры плавления материала наружного покрытия, называемого в последующем вторым слоем.To reduce the difference in the melting temperatures of the layers deposited on the cylinder liner, it is preferable to apply another layer of one of the above copper alloys to the first copper layer, the melting temperature of which is lower than the melting temperature of copper, but higher than the melting temperature of the outer coating material, called the second layer in the following .
Поскольку в продаже имеются проволоки из указанных выше сплавов, в качестве метода термического распыления предпочтительно использовать метод газопламенного распыления проволоки, заключающийся в расплавлении проволочной распыляемой добавки в центре ацетилено-кислородного пламени и распылении расплавленного материала с помощью распыляющего газа, например сжатого воздуха или азота, на наружную поверхность гильзы цилиндра.Since the wires of the above alloys are commercially available, it is preferable to use the flame spraying method of the wire as a thermal spraying method, which consists in melting the wire spraying additive in the center of an oxygen-acetylene flame and spraying the molten material with a spray gas, such as compressed air or nitrogen, onto the outer surface of the cylinder liner.
Другим пригодным методом термического распыления является метод электродугового напыления проволоки, заключающийся в расплавлении двух проволочных распыляемых добавок в электрической дуге и в нанесении расплавленного материала с помощью распыляющего газа на наружную поверхность гильзы цилиндра. При этом можно совместно оплавлять две проволоки разного состава и в широких пределах варьировать состав получаемого таким путем слоя. Так, например, при использовании медной и цинковой проволок на наружную поверхность гильзы цилиндра можно наносить сплав CuZn с содержанием цинка до 45%. При использовании азота или аргона в качестве распыляющего газа практически полностью исключается окисление напыляемых материалов.Another suitable method of thermal spraying is the method of electric arc spraying of a wire, which consists in the melting of two wire spraying additives in an electric arc and in the application of molten material using spray gas on the outer surface of the cylinder liner. In this case, two wires of different composition can be melted together and the composition of the layer obtained in this way can be varied within wide limits. For example, when using copper and zinc wires, the CuZn alloy with a zinc content of up to 45% can be applied to the outer surface of the cylinder liner. When using nitrogen or argon as a spray gas, oxidation of the sprayed materials is almost completely eliminated.
Дополнительно уменьшить окисление напыляемого материала и содержание оксидов в напыленном слое позволяет метод напыления холодным газом, заключающийся в разгоне нерасплавленных и нагретых лишь до нескольких сотен градусов частиц порошка до скорости в пределах от 300 до 1200 м/с и их напылении на наружную поверхность гильзы цилиндра.To further reduce the oxidation of the sprayed material and the content of oxides in the sprayed layer, the method of spraying with cold gas, which consists in accelerating unmelted and heated up to several hundred degrees powder particles to speeds ranging from 300 to 1200 m / s and spraying them on the outer surface of the cylinder liner, allows.
Вследствие микротрения в результате столкновения частиц порошка с наружной поверхностью гильзы цилиндра температура в местах их контакта с наружной поверхностью гильзы цилиндра повышается, что приводит к образованию микросварных соединений частиц порошка с наружной поверхностью гильзы цилиндра.Due to microfriction as a result of the collision of the powder particles with the outer surface of the cylinder liner, the temperature at the points of contact with the outer surface of the cylinder liner rises, which leads to the formation of micro-welded joints of the powder particles with the outer surface of the cylinder liner.
Помимо этого можно также использовать метод высокоскоростного газопламенного напыления, заключающийся в непрерывном сжигании газа под высоким давлением в камере сгорания, вдоль центральной оси которой подают порошковую напыляемую добавку. Под действием создаваемого в камере сгорания высокого давления смеси горючего газа с кислородом частицы разгоняются до высокой скорости, приводящей к образованию исключительно плотных напыленных слоев с высокими адгезионными свойствами.In addition, you can also use the method of high-speed flame spraying, which consists in the continuous combustion of gas under high pressure in the combustion chamber, along the central axis of which serves powder spray additive. Under the action of a mixture of combustible gas with oxygen created in a combustion chamber of a high pressure, particles are accelerated to a high speed, leading to the formation of extremely dense sprayed layers with high adhesive properties.
Основные функции первого слоя состоит в обеспечении прочного его сцепления с серым чугуном, из которого изготовлена гильза цилиндра, в создании оптимальных условий для прочного сцепления с ним второго слоя и в обеспечении градации температур плавления, т.е. ступенчатого перехода от температуры плавления серого чугуна, из которого изготовлена гильза цилиндра, к первой промежуточной температуре плавления, равной температуре плавления первого слоя, далее ко второй промежуточной температуре плавления, равной температуре плавления второго слоя, и в завершение к температуре плавления материала, в который при изготовлении блока цилиндров заливается по своему периметру гильза цилиндра. Помимо этого таким же путем обеспечивается градация коэффициентов теплового расширения с постепенным их изменением от коэффициента теплового расширения гильзы цилиндра до первого промежуточного коэффициента теплового расширения, равного коэффициенту теплового расширения первого слоя, далее до второго промежуточного коэффициента теплового расширения, равного коэффициенту теплового расширения второго слоя, и в завершение до коэффициента теплового расширения легкого металла, из которого изготовлен блок цилиндров.The main functions of the first layer are to ensure its strong adhesion to the gray cast iron from which the cylinder liner is made, to create optimal conditions for the strong adhesion of the second layer to it and to ensure the gradation of the melting temperatures, i.e. a stepwise transition from the melting temperature of gray cast iron from which the cylinder liner is made to the first intermediate melting temperature equal to the melting temperature of the first layer, then to the second intermediate melting temperature equal to the melting temperature of the second layer, and finally to the melting temperature of the material, at which In the manufacture of the cylinder block, a cylinder liner is poured around its perimeter. In addition, in the same way, the gradation of thermal expansion coefficients is ensured with their gradual change from the thermal expansion coefficient of the cylinder liner to the first intermediate thermal expansion coefficient equal to the thermal expansion coefficient of the first layer, then to the second intermediate thermal expansion coefficient equal to the thermal expansion coefficient of the second layer, and finally, to the coefficient of thermal expansion of the light metal of which the cylinder block is made.
Во избежание окисления первого слоя на него сразу же после его нанесения наносят второй слой, используя для этого один из указанных выше методов термического распыления. В качестве материала для нанесения второго слоя предпочтительно использовать сплав Zn85Al15 с содержанием цинка 85% и содержанием алюминия 15%. Однако содержание алюминия в таком сплаве может также варьироваться от 3 до 20%. При этом стремятся получить малопористый слой с низким содержанием оксидов и с толщиной от 60 до 130 мкм.To avoid oxidation of the first layer, a second layer is applied to it immediately after its application using one of the above methods of thermal spraying. As the material for applying the second layer, it is preferable to use Zn85Al15 alloy with a zinc content of 85% and an aluminum content of 15%. However, the aluminum content in such an alloy may also vary from 3 to 20%. At the same time, they strive to obtain a low-porous layer with a low content of oxides and with a thickness of 60 to 130 microns.
Функция второго слоя заключается в обеспечении прочного его сцепления с первым слоем. Помимо этого температура плавления сплава AlZn с содержанием алюминия 15 мас.% составляет 450°С, и поэтому при литье блока цилиндров второй слой подплавляется окружающим его материалом, из которого отливается блок цилиндров, благодаря чему обеспечивается металлическая связь между гильзой цилиндра и материалом, в который после литья блока цилиндров она оказывается залита по своему периметру.The function of the second layer is to ensure its strong adhesion to the first layer. In addition, the melting point of the AlZn alloy with an aluminum content of 15 wt.% Is 450 ° C, and therefore, when casting the cylinder block, the second layer is fused with the surrounding material, from which the cylinder block is molded, which ensures a metal bond between the cylinder liner and the material into which after casting the cylinder block, it is flooded around its perimeter.
Хотя при этом на поверхности слоя из сплава AlZn и образуется исключительно тонкая оксидная пленка, тем не менее она не препятствует образованию металлической связи между гильзой цилиндра и блоком цилиндров. Вместе с тем сплав AlZn предпочтительно легировать медью в количестве нескольких массовых процентов, поскольку таким путем полностью предотвращается образование оксидной пленки на поверхности второго слоя и, как следствие, дополнительно повышается прочность сцепления между гильзой цилиндра и блоком цилиндров.Although an extremely thin oxide film is formed on the surface of the AlZn alloy layer, nevertheless, it does not prevent the formation of a metal bond between the cylinder liner and the cylinder block. At the same time, it is preferable to alloy AlZn alloy with copper in the amount of several weight percent, since this way the formation of an oxide film on the surface of the second layer is completely prevented and, as a result, the adhesion between the cylinder liner and the cylinder block is further increased.
Claims (11)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102005027828A DE102005027828A1 (en) | 2005-06-15 | 2005-06-15 | Method for coating a cylinder liner |
| DE102005027828.0 | 2005-06-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007147933A RU2007147933A (en) | 2009-07-20 |
| RU2414526C2 true RU2414526C2 (en) | 2011-03-20 |
Family
ID=36972883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007147933/02A RU2414526C2 (en) | 2005-06-15 | 2006-06-16 | Procedure for cylinder sleeve coating |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20090110841A1 (en) |
| EP (1) | EP1896626B1 (en) |
| JP (1) | JP5199868B2 (en) |
| KR (1) | KR101319165B1 (en) |
| CN (1) | CN101198712B (en) |
| BR (1) | BRPI0612058A2 (en) |
| DE (2) | DE102005027828A1 (en) |
| RU (1) | RU2414526C2 (en) |
| WO (1) | WO2006133685A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2608247C2 (en) * | 2011-10-27 | 2017-01-17 | Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК | Method of plasma sputtering |
| RU2627526C2 (en) * | 2012-08-03 | 2017-08-08 | Федераль-Могуль Буршейд Гмбх | Cylinder sleeve and method of its manufacture |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101465151B1 (en) * | 2008-09-19 | 2014-11-25 | 노키아 솔루션스 앤드 네트웍스 오와이 | Network element and method of operating a network element |
| CN102371351A (en) * | 2010-08-20 | 2012-03-14 | 宝馨实业股份有限公司 | High silicon-containing aluminum alloy bushing and manufacturing method thereof |
| DE102010055162A1 (en) | 2010-12-18 | 2012-06-21 | Mahle International Gmbh | Coating and coated casting component |
| BR102012025551A2 (en) * | 2012-10-05 | 2014-10-14 | Mahle Metal Leve Sa | CYLINDER SHIRT FOR ENGINING ON AN ENGINE BLOCK AND ENGINE BLOCK |
| CN105925928A (en) * | 2016-06-22 | 2016-09-07 | 成都成发科能动力工程有限公司 | Surface treatment method for blade of large turbine machine |
| US10780491B2 (en) | 2018-01-11 | 2020-09-22 | Ford Global Technologies, Llc | Aluminum casting design with alloy set cores for improved intermetallic bond strength |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE940082C (en) * | 1950-11-17 | 1956-03-08 | Goetzewerke | Process for the production of cylinder liners |
| US3480465A (en) * | 1966-03-30 | 1969-11-25 | Shichiro Ohshima | Method of chemically bonding aluminum or aluminum alloys to ferrous alloys |
| US4269867A (en) * | 1979-09-04 | 1981-05-26 | Texasgulf Inc. | Metallizing of a corrodible metal with a protective metal |
| JPH03138071A (en) * | 1989-10-25 | 1991-06-12 | Mazda Motor Corp | Manufacture of cast iron-made cylinder block |
| US5429173A (en) * | 1993-12-20 | 1995-07-04 | General Motors Corporation | Metallurgical bonding of metals and/or ceramics |
| JP2858208B2 (en) * | 1994-04-20 | 1999-02-17 | 本田技研工業株式会社 | Cylinder block |
| US5899185A (en) * | 1994-11-25 | 1999-05-04 | Fuji Oozx Inc. | Method of increasing heat transfer of a fitted material of a cylinder head in an internal combustion engine and a fitted portion of the fitted material |
| KR100250217B1 (en) * | 1995-12-22 | 2000-04-01 | 이구택 | Spray coating method for casting mold |
| DK174241B1 (en) * | 1996-12-05 | 2002-10-14 | Man B & W Diesel As | Cylinder element, such as a cylinder liner, piston, piston skirt or piston ring, in a diesel-type internal combustion engine as well as a piston ring for such an engine. |
| DE19729017C2 (en) * | 1997-07-08 | 2001-10-31 | Federal Mogul Burscheid Gmbh | Cylinder liner |
| DE19733205B4 (en) * | 1997-08-01 | 2005-06-09 | Daimlerchrysler Ag | Coating for a cylinder surface of a reciprocating engine of a hypereutectic aluminum / silicon alloy, spray powder for their production and their use |
| EP0970757B1 (en) * | 1998-07-07 | 2002-10-30 | Kabushiki Kaisha Nippankenkyusho | Rust preventive coating and method for forming the same |
| JP2000282211A (en) * | 1999-01-27 | 2000-10-10 | Suzuki Motor Corp | Thermal spraying material and structural body on which it is film-formed |
| DE19937934A1 (en) * | 1999-08-11 | 2001-02-15 | Bayerische Motoren Werke Ag | Cylinder crankcase, method for manufacturing the cylinder liners therefor and method for manufacturing the cylinder crankcase with these cylinder liners |
| JP2003514113A (en) * | 1999-10-29 | 2003-04-15 | エムエーエヌ・ビー・アンド・ダブリュ・ディーゼル・エーエス | Method of making a machine part having at least one sliding surface |
| JP2001234806A (en) * | 2000-02-21 | 2001-08-31 | Toyota Motor Corp | Cast-in method and cast-in product |
| DE10019793C1 (en) * | 2000-04-20 | 2001-08-30 | Federal Mogul Friedberg Gmbh | Cylinder liner for internal combustion engines and manufacturing processes |
| CN1141414C (en) * | 2000-05-18 | 2004-03-10 | 中国科学院海洋研究所 | Anticorrosion method of marine steel |
| US20020073982A1 (en) * | 2000-12-16 | 2002-06-20 | Shaikh Furqan Zafar | Gas-dynamic cold spray lining for aluminum engine block cylinders |
| DE10150999C2 (en) * | 2001-10-16 | 2003-08-07 | Peak Werkstoff Gmbh | Method of profiling the outer peripheral surface of cylinder liners |
| DE10324279B4 (en) * | 2003-05-28 | 2006-04-06 | Daimlerchrysler Ag | Use of FeC alloy to renew the surface of cylinder liners |
| US20060090593A1 (en) * | 2004-11-03 | 2006-05-04 | Junhai Liu | Cold spray formation of thin metal coatings |
-
2005
- 2005-06-15 DE DE102005027828A patent/DE102005027828A1/en not_active Withdrawn
-
2006
- 2006-06-16 US US11/921,692 patent/US20090110841A1/en not_active Abandoned
- 2006-06-16 CN CN200680021287XA patent/CN101198712B/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-06-16 EP EP06761655A patent/EP1896626B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-06-16 DE DE502006004802T patent/DE502006004802D1/en active Active
- 2006-06-16 WO PCT/DE2006/001023 patent/WO2006133685A1/en active Application Filing
- 2006-06-16 JP JP2008516123A patent/JP5199868B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-06-16 KR KR1020077025418A patent/KR101319165B1/en not_active IP Right Cessation
- 2006-06-16 RU RU2007147933/02A patent/RU2414526C2/en not_active IP Right Cessation
- 2006-06-16 BR BRPI0612058-0A patent/BRPI0612058A2/en active Search and Examination
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2608247C2 (en) * | 2011-10-27 | 2017-01-17 | Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК | Method of plasma sputtering |
| RU2627526C2 (en) * | 2012-08-03 | 2017-08-08 | Федераль-Могуль Буршейд Гмбх | Cylinder sleeve and method of its manufacture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101319165B1 (en) | 2013-10-16 |
| JP5199868B2 (en) | 2013-05-15 |
| EP1896626B1 (en) | 2009-09-09 |
| WO2006133685A1 (en) | 2006-12-21 |
| KR20080019202A (en) | 2008-03-03 |
| CN101198712A (en) | 2008-06-11 |
| JP2008544175A (en) | 2008-12-04 |
| US20090110841A1 (en) | 2009-04-30 |
| CN101198712B (en) | 2010-12-15 |
| RU2007147933A (en) | 2009-07-20 |
| EP1896626A1 (en) | 2008-03-12 |
| DE502006004802D1 (en) | 2009-10-22 |
| BRPI0612058A2 (en) | 2010-10-13 |
| DE102005027828A1 (en) | 2006-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2414526C2 (en) | Procedure for cylinder sleeve coating | |
| US6221504B1 (en) | Coating consisting of hypereutectic aluminum/silicon alloy and/or an aluminum/silicon composite material | |
| US7757652B2 (en) | Component for insert casting, cylinder block, and method for manufacturing cylinder liner | |
| KR100304463B1 (en) | Coating for reciprocating engine cylinder | |
| US8037860B2 (en) | Cylinder liner and engine | |
| EP2422902A2 (en) | Cylinder liner for insert casting use | |
| US20020033161A1 (en) | Cylinder crankcase, procedure for manufacturing the cylinder bushings for the cylinder crankcase, and procedure for manufacturing the cylinder crankcase with these cylinder bushings | |
| JP2000042709A (en) | Manufacture of cylinder liner from hyper-eutectic aluminum-silicon alloy | |
| JP4419027B2 (en) | Cylinder lining of two-layer outer coating and manufacturing method of composite structure by fixing of lining | |
| RU2421540C2 (en) | Procedure for application of coating on external surface of cylinder sleeve | |
| US5039477A (en) | Powdered metal spray coating material | |
| JP5388298B2 (en) | Cast iron member with sprayed coating for casting, method for producing the same, and cylinder liner with sprayed coating for casting | |
| JP2003025058A (en) | Al ALLOY MEMBER FOR CAST-IN AND METHOD FOR CASTING THIS Al ALLOY MEMBER FOR CAST-IN | |
| US5194339A (en) | Discontinuous casting mold | |
| EP1462194A1 (en) | Method of manufacturing metallic components | |
| JPH0517305B2 (en) | ||
| JP2012202286A (en) | Cast-in member, and method for manufacturing the same | |
| JPH0517304B2 (en) | ||
| JPH1026225A (en) | Piston and manufacture thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180617 |