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雙金屬缸套的模具結(jié)構(gòu)的制作方法

文檔序號(hào):3330688閱讀:259來(lái)源:國(guó)知局
雙金屬缸套的模具結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于發(fā)動(dòng)機(jī)模具領(lǐng)域,特別是公開(kāi)了一種雙金屬缸套的模具結(jié)構(gòu);包括模具本體、上壓模、內(nèi)芯和下頂出模,模具本體、上壓模和下頂出模均為中空結(jié)構(gòu),上壓模設(shè)置在所述模具本體的上方,內(nèi)芯和下頂出模均設(shè)置在所述模具本體內(nèi)部且所述內(nèi)芯位于所述下頂出模的上方,模具本體、內(nèi)芯和下頂出模之間形成模腔,下頂出模和上壓模的內(nèi)孔直徑與內(nèi)芯外徑相對(duì)應(yīng),下頂出模和上壓模的外徑與模腔相對(duì)應(yīng)且下頂出模和上壓模均可沿模腔作上下運(yùn)動(dòng),內(nèi)芯內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)感應(yīng)圈,模具本體外部設(shè)置有外感應(yīng)圈;本實(shí)用新型提供一種使發(fā)動(dòng)機(jī)缸套抗熱燒蝕性良好,隔熱效果良好,耐磨性高,使用壽命長(zhǎng)的雙金屬缸套的模具結(jié)構(gòu)及其制作工藝。
【專利說(shuō)明】雙金屬缸套的模具結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)用缸套的生產(chǎn)模具,特別是涉及一種雙金屬缸套的模具結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸套均采用合金鋼或球墨鑄鐵材料,存在重量重,尤其對(duì)大功率發(fā)動(dòng)機(jī),抗熱燒蝕性差,隔熱效果差,熱變形大,耐磨性差,使用壽命短。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型為解決了上述問(wèn)題,提供一種使發(fā)動(dòng)機(jī)缸套抗熱燒蝕性良好,隔熱效果良好,耐磨性高,使用壽命長(zhǎng)的雙金屬缸套的模具結(jié)構(gòu)及其制作工藝。
[0004]本實(shí)用新型的一種雙金屬缸套的模具結(jié)構(gòu),包括模具本體、上壓模、內(nèi)芯和下頂出模,所述模具本體、上壓模和下頂出模均為中空結(jié)構(gòu),所述上壓模設(shè)置在所述模具本體的上方,所述內(nèi)芯和下頂出模均設(shè)置在所述模具本體內(nèi)部且所述內(nèi)芯位于所述下頂出模的上方,所述模具本體、內(nèi)芯和下頂出模之間形成模腔,所述下頂出模和上壓模的內(nèi)孔直徑與內(nèi)芯外徑相對(duì)應(yīng),所述下頂出模和上壓模的外徑與模腔相對(duì)應(yīng)且下頂出模和上壓模均可沿模腔作上下運(yùn)動(dòng),所述內(nèi)芯內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)感應(yīng)圈,所述模具本體外部設(shè)置有外感應(yīng)圈。
[0005]所述模具本體設(shè)置在油壓機(jī)臺(tái)面上。
[0006]本實(shí)用新型的雙金屬缸套的模具結(jié)構(gòu)的制作工藝,按照如下步驟完成:
[0007]—、先將超強(qiáng)硬鋁合金管放入模腔中;
[0008]二、再將熔化了的高硅鋁合金液澆注到模腔中,澆注的同時(shí)內(nèi)感應(yīng)圈和外感應(yīng)圈共同工作,所述內(nèi)感應(yīng)圈用于熔化超強(qiáng)硬鋁合金管,所述外感應(yīng)圈用于保持高硅鋁合金液的熱壓溫度,所述超強(qiáng)硬鋁合金管在感應(yīng)快速加熱和高硅鋁合金液的溫度共同作用下,迅速熔化,上壓模開(kāi)始給熔融狀態(tài)的液體加壓、保壓,保壓時(shí),所述內(nèi)感應(yīng)圈和外感應(yīng)圈同時(shí)斷電停止工作,并通過(guò)冷卻循環(huán)水對(duì)工件和模具本體同時(shí)冷卻;
[0009]三、工件冷卻凝固成形后,上壓模抬起,下頂出模上行將工件頂出模具本體外,形成外圈由高硅鋁合金、內(nèi)孔由超強(qiáng)硬鋁合金構(gòu)成的雙金屬缸套毛坯。
[0010]上述步驟三完成后對(duì)雙金屬缸套毛坯進(jìn)行機(jī)械加工,內(nèi)孔超強(qiáng)硬鋁合金層保留
0.2^0.3mm,再對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行晶瓷化處理制成成品。
[0011]所述晶瓷化處理工藝為:
[0012]①用金屬清洗劑清洗工件,去掉油污;
[0013]②清洗好的工件安裝電極后放入晶瓷化液中,在工件上加上陰極電極,陰極電極由石墨制造,呈圓柱筒狀結(jié)構(gòu),徑向四周均勻分布多個(gè)過(guò)液孔,底部均勻分布多個(gè)過(guò)液孔,陰極電極外徑略小于工件內(nèi)孔直徑,陰極電極置于工件內(nèi)孔中,晶瓷化液從陰極電極過(guò)液孔內(nèi)循環(huán)流動(dòng);
[0014]③晶瓷化液工作溫度為25°C?40°C ;
[0015]④電源電壓為36V、電流為80A、交變頻率為100Hz ;
[0016]⑤電極接通工作30分鐘后取出,烘干;
[0017]⑥拋光工件內(nèi)孔。
[0018]上述晶瓷化液配方按照如下重量配比:EDTA 6%, SPBS 3%, Na2S13 10%、V4O5 2%、MoS2 2%, NbO2 2%, T13 4%,其余為水。
[0019]所述晶瓷化液的使用量為每公斤工件為1.8-2.2公斤晶瓷化液。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型的有益效果:
[0021]1.大功率大尺寸發(fā)動(dòng)機(jī)缸套由黑色金屬改為鋁合金晶瓷缸套重量比鋼制缸套減輕 1/2。
[0022]2.晶瓷缸套內(nèi)孔表層硬度可達(dá)HV1200,深度可達(dá)0.15mm,經(jīng)過(guò)試驗(yàn),其耐磨度是鋼制缸套3倍,發(fā)動(dòng)機(jī)缸套壽命延長(zhǎng)3倍,由于晶瓷化工藝處理溫度全部在40°C以下,因此加工后的薄壁缸套在晶瓷化處理時(shí)幾乎無(wú)任何變形,尺寸可控制精度在0.002mm以內(nèi)。
[0023]3.發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí),缸套要承受1000多度的瞬間高溫,而汽柴油中有氧化物會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸套內(nèi)孔壁產(chǎn)生很強(qiáng)的熱腐蝕作用,很大程度降低了發(fā)動(dòng)機(jī)缸套的使用壽命,鋼制缸套導(dǎo)熱系數(shù)大,熱量損失多,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)效率降低,并增加了冷卻系統(tǒng)的能耗。由于晶瓷缸套內(nèi)孔壁形成的是晶瓷層,其導(dǎo)熱系數(shù)低于黑色金屬,其絕熱效果良好,更有效地利用發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒熱能增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率和燃料有效利用,降低了能耗。經(jīng)試驗(yàn)對(duì)比可使發(fā)動(dòng)機(jī)油耗降低99Γ12%,又由于晶瓷缸套內(nèi)孔壁摩擦系數(shù)低于鋼制缸套(摩擦系數(shù)小于0.1),在晶瓷化過(guò)程中可專門(mén)形成很均勻微型孔具有良好的儲(chǔ)存潤(rùn)滑油的作用,很好地改善了活塞環(huán)與缸套壁的摩擦,可避免缸套及活塞環(huán)的磨損和拉缸,同時(shí)也起到增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率和降低油耗的作用,晶瓷缸套的晶瓷表層具有很強(qiáng)的耐高溫和抗熱腐蝕性,其長(zhǎng)期耐高溫可達(dá)1200°C,腐蝕性標(biāo)準(zhǔn)鹽霧試驗(yàn)可達(dá)1200小時(shí)(鋼制缸套僅能達(dá)到150小時(shí)以下),因此晶瓷缸套使發(fā)動(dòng)機(jī)缸套屏命有非常大的提高。
[0024]4.晶瓷缸套由于采用了金屬結(jié)構(gòu),基體高硅鋁合金具有較高的強(qiáng)度和良好的熱沖擊穩(wěn)定性,熱膨脹系數(shù)小,確保了缸套內(nèi)孔與活塞之間可采用較小間隙,可增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率并降低油耗,而其內(nèi)孔表層為超強(qiáng)硬鋁合金材料,晶瓷化性能良好,晶瓷化過(guò)程中,很大程度降低了電能消耗,晶瓷化后的硬度,粗糙度,微孔化性能指標(biāo),均比其它種類的鋁合金高,因此可降低生產(chǎn)成本。
[0025]5.由于晶瓷缸套內(nèi)孔壁晶瓷層是由鋁合金基體內(nèi)生產(chǎn),因此其在高頻率熱沖擊和活塞環(huán)高速交變摩擦應(yīng)力作用下,不會(huì)產(chǎn)生剝落掉塊現(xiàn)象,避免了拉缸延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命(缸套內(nèi)孔鍍硬鉻,噴涂陶瓷,石墨等工藝方法易產(chǎn)生剝離、掉塊、拉缸現(xiàn)象)。
[0026]6.本實(shí)用新型所使用的晶瓷化液中不含任何重金屬排放物和有害有毒物質(zhì),溶液反復(fù)利用,使用能源為電能,因此其十分環(huán)保。
[0027]7.由于采用熔融熱壓液鍛工藝,成型的雙金屬鋁合金熔為一體,在高壓力成型后,其密度大,強(qiáng)度高,缸套內(nèi)孔的超強(qiáng)硬鋁合金,晶瓷化性能好、硬度、強(qiáng)度高、耗能小,成本低。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0029]圖1是本實(shí)用新型一種雙金屬缸套的模具結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中的陰極電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖中,I為上壓模,2為內(nèi)芯,3為模腔,4為外感應(yīng)圈,5為內(nèi)感應(yīng)圈,6為下頂出模,7為高硅鋁合金液,8為超強(qiáng)硬鋁合金管,9為油壓機(jī)臺(tái)面,10為模具本體,11為陰極電極,12為螺釘,13為陰極電極線。

【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例,對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型,但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。
[0033]如圖1所示,一種雙金屬缸套的模具結(jié)構(gòu),包括模具本體10、上壓模1、內(nèi)芯2和下頂出模6,模具本體10設(shè)置在油壓機(jī)臺(tái)面9上,模具本體10、上壓模I和下頂出模6均為中空結(jié)構(gòu),上壓模I設(shè)置在模具本體10的上方,內(nèi)芯2和下頂出模6均設(shè)置在模具本體10內(nèi)部且內(nèi)芯2位于下頂出模6的上方,模具本體10、內(nèi)芯2和下頂出模6之間形成模腔3,下頂出模6和上壓模I的內(nèi)孔直徑與內(nèi)芯2外徑相對(duì)應(yīng),下頂出模6和上壓模I的外徑與模腔3相對(duì)應(yīng)且下頂出模6和上壓模I均可沿模腔3作上下運(yùn)動(dòng),內(nèi)芯2內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)感應(yīng)圈5,模具本體10外部設(shè)置有外感應(yīng)圈4。
[0034]一種雙金屬缸套的模具結(jié)構(gòu)的制作工藝,按照如下步驟完成:
[0035]一、先將超強(qiáng)硬鋁合金管8放入模腔3中;
[0036]二、再將熔化了的高硅鋁合金液7澆注到模腔3中,澆注的同時(shí)內(nèi)感應(yīng)圈5和外感應(yīng)圈4共同工作,內(nèi)感應(yīng)圈5用于熔化超強(qiáng)硬鋁合金管8,外感應(yīng)圈4用于保持高硅鋁合金液7的熱壓溫度,超強(qiáng)硬鋁合金管8在感應(yīng)快速加熱和高硅鋁合金液7的溫度共同作用下,迅速熔化,上壓模I開(kāi)始給熔融狀態(tài)的液體加壓、保壓,保壓時(shí),內(nèi)感應(yīng)圈5和外感應(yīng)圈4同時(shí)斷電停止工作,并通過(guò)冷卻循環(huán)水對(duì)工件和模具本體10同時(shí)冷卻;
[0037]三、工件冷卻凝固成形后,上壓模I抬起,下頂出模6上行將工件頂出模具本體10外,形成外圈由高硅鋁合金、內(nèi)孔由超強(qiáng)硬鋁合金構(gòu)成的雙金屬缸套毛坯。
[0038]本實(shí)施例中超強(qiáng)硬鋁合金管8采用的是現(xiàn)有技術(shù)中LY12型號(hào)的超強(qiáng)硬鋁合金管,或 6061、7A04、LC4CS 等型號(hào)。
[0039]本實(shí)施例中高硅鋁合金液7的配方是通過(guò)將ADC12合金壓鑄鋁融化后加入7_8%硅粉,充分?jǐn)嚢杈鶆虻玫健?br> [0040]上述步驟三完成后對(duì)雙金屬缸套毛坯進(jìn)行鏜削內(nèi)孔加工,內(nèi)孔超強(qiáng)硬鋁合金層保留0.2^0.3mm,再對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行晶瓷化處理制成成品。
[0041]晶瓷化處理工藝為:
[0042]①用金屬清洗劑清洗工件,去掉油污;
[0043]②清洗好的工件安裝電極后放入晶瓷化液中,在工件上加上陰極電極11,如圖2所示,陰極電極11由石墨制造,呈圓柱筒狀結(jié)構(gòu),徑向四周均勻分布多個(gè)過(guò)液孔,底部均勻分布多個(gè)過(guò)液孔,陰極電極3外徑略小于工件內(nèi)孔直徑,陰極電極11置于工件內(nèi)孔中,晶瓷化液從陰極電極過(guò)液孔內(nèi)循環(huán)流動(dòng);
[0044]③晶瓷化液工作溫度為25°C?40°C ;
[0045]④陰極電極11通過(guò)螺釘12固定陰極電極線13,陰極電極線13用于連接電源,電源電壓為36V、電流為80A、交變頻率為100HZ ;
[0046]⑤電極接通工作30分鐘后取出,烘干;
[0047]⑥拋光工件內(nèi)孔。
[0048]上述晶瓷化液配方按照如下重量配比:EDTA 6%、SPBS 3%、Na2S13 10%、V4O5 2%、MoS2 2%, NbO2 2%, T13 4%,其余為水。
[0049]所述晶瓷化液的使用量為,每公斤工件為1.8-2.2公斤晶瓷化液。
[0050]與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型的有益效果。
[0051]1.大功率大尺寸發(fā)動(dòng)機(jī)缸套由黑色金屬改為鋁合金晶瓷缸套重量比鋼制缸套減輕 1/2。
[0052]2.晶瓷缸套內(nèi)孔表層硬度可達(dá)HV1200,深度可達(dá)0.15mm,經(jīng)過(guò)試驗(yàn),其耐磨度是鋼制缸套3倍,發(fā)動(dòng)機(jī)缸套壽命延長(zhǎng)3倍,由于晶瓷化工藝處理溫度全部在40°C以下,因此加工后的薄壁缸套在晶瓷化處理時(shí)幾乎無(wú)任何變形,尺寸可控制精度在0.002mm以內(nèi)。
[0053]3.發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí),缸套要承受1000多度的瞬間高溫,而汽柴油中有氧化物會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸套內(nèi)孔壁產(chǎn)生很強(qiáng)的熱腐蝕作用,很大程度降低了發(fā)動(dòng)機(jī)缸套的使用壽命,鋼制缸套導(dǎo)熱系數(shù)大,熱量損失多,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)效率降低,并增加了冷卻系統(tǒng)的能耗。由于晶瓷缸套內(nèi)孔壁形成的是晶瓷層,其導(dǎo)熱系數(shù)低于黑色金屬,其絕熱效果良好,更有效地利用發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒熱能增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率和燃料有效利用,降低了能耗。經(jīng)試驗(yàn)對(duì)比可使發(fā)動(dòng)機(jī)油耗降低99Γ12%,又由于晶瓷缸套內(nèi)孔壁摩擦系數(shù)低于鋼制缸套(摩擦系數(shù)小于0.1),在晶瓷化過(guò)程中可專門(mén)形成很均勻微型孔具有良好的儲(chǔ)存潤(rùn)滑油的作用,很好地改善了活塞環(huán)與缸套壁的摩擦,可避免缸套及活塞環(huán)的磨損和拉缸,同時(shí)也起到增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率和降低油耗的作用。晶瓷缸套的晶瓷表層具有很強(qiáng)的耐高溫和抗熱腐蝕性,其長(zhǎng)期耐高溫可達(dá)1200°C,腐蝕性標(biāo)準(zhǔn)鹽霧試驗(yàn)可達(dá)1200小時(shí)(鋼制缸套僅能達(dá)到150小時(shí)以下),因此晶瓷缸套使發(fā)動(dòng)機(jī)缸套屏命有非常大的提高。
[0054]4.晶瓷缸套由于采用了金屬結(jié)構(gòu),基體高硅鋁合金具有較高的強(qiáng)度和良好的熱沖擊穩(wěn)定性,熱膨脹系數(shù)小,確保了缸套內(nèi)孔與活塞之間可采用較小間隙,可增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率并降低油耗,而其內(nèi)孔表層為超強(qiáng)硬鋁合金材料,晶瓷化性能良好,晶瓷化過(guò)程中,很大程度降低了電能消耗,晶瓷化后的硬度,粗糙度,微孔化性能指標(biāo),均比其它種類的鋁合金高,因此可降低生產(chǎn)成本。
[0055]5.由于晶瓷缸套內(nèi)孔壁晶瓷層是由鋁合金基體內(nèi)生產(chǎn),因此其在高頻率熱沖擊和活塞環(huán)高速交變摩擦應(yīng)力作用下,不會(huì)產(chǎn)生剝落掉塊現(xiàn)象,避免了拉缸延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命(缸套內(nèi)孔鍍硬鉻,噴涂陶瓷,石墨等工藝方法易產(chǎn)生剝離、掉塊、拉缸現(xiàn)象)。
[0056]6.本實(shí)用新型所使用的晶瓷化液中不含任何重金屬排放物和有害有毒物質(zhì),溶液反復(fù)利用,使用能源為電能,因此其十分環(huán)保。
[0057]7.由于采用熔融熱壓液鍛工藝,成型的雙金屬鋁合金熔為一體,在高壓力成型后,其密度大,強(qiáng)度高,缸套內(nèi)孔的超強(qiáng)硬鋁合金,晶瓷化性能好、硬度、強(qiáng)度高、耗能小,成本低。
[0058]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和變型,這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種雙金屬缸套的模具結(jié)構(gòu),其特征在于:包括模具本體(10)、上壓模(I)、內(nèi)芯(2)和下頂出模(6),所述模具本體(10)、上壓模(I)和下頂出模(6)均為中空結(jié)構(gòu),所述上壓模(I)設(shè)置在所述模具本體(10)的上方,所述內(nèi)芯(2)和下頂出模(6)均設(shè)置在所述模具本體(10)內(nèi)部且所述內(nèi)芯(2)位于所述下頂出模(6)的上方,所述模具本體(10)、內(nèi)芯(2)和下頂出模(6)之間形成模腔(3),所述下頂出模(6)和上壓模(I)的內(nèi)孔直徑與內(nèi)芯(2)外徑相對(duì)應(yīng),所述下頂出模(6)和上壓模(I)的外徑與模腔(3)相對(duì)應(yīng)且下頂出模(6)和上壓模(I)均可沿模腔(3)作上下運(yùn)動(dòng),所述內(nèi)芯(2)內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)感應(yīng)圈(5),所述模具本體(10)外部設(shè)置有外感應(yīng)圈(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的雙金屬缸套的模具結(jié)構(gòu),其特征在于:所述模具本體(10)設(shè)置在油壓機(jī)臺(tái)面(9)上。
【文檔編號(hào)】B22D27/04GK203936361SQ201420252004
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月17日
【發(fā)明者】張佑鋒 申請(qǐng)人:張佑鋒
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