一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體及其制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體及其制造工藝，所述改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體包括缸體本體，缸體本體上設(shè)有氣缸孔，每個(gè)氣缸孔的內(nèi)壁均設(shè)有耐磨層；所述耐磨層采用鑄鐵涂層。所述改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的制造工藝包括：鑄造發(fā)動(dòng)機(jī)缸體毛坯及加工定位基準(zhǔn)、加工氣缸孔、穩(wěn)定化熱處理、毛化處理、清洗、噴涂、鏜孔。本發(fā)明所述一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的優(yōu)越效果在于：在氣缸體的內(nèi)壁設(shè)置耐磨層，不僅解決了現(xiàn)有技術(shù)中氣缸體與襯套由于材質(zhì)不同燃燒時(shí)熱膨脹率不統(tǒng)一的問題，有效減小了發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔的熱變形量，同時(shí)提高了發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的制造精度，延長(zhǎng)了使用壽命；其制造工藝簡(jiǎn)單、安全可靠，具有廣闊的前景。
【專利說明】
一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體及其制造工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體及其制造 工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的缸筒內(nèi)安裝有缸套，與活塞和缸蓋共同組成燃燒室。缸套 分為干缸套和濕缸套兩大類。干缸套的背面不接觸冷卻水，而濕缸套的背面接觸冷卻水。 干缸套厚度薄、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便。濕缸套直接接觸冷卻水，所以有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻，有 利于發(fā)動(dòng)機(jī)的小型輕量化。選擇好的缸套，是保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常使用的前提，如果缸套外表 面不能與機(jī)體缸套孔內(nèi)表面貼合，將影響缸套的傳熱，導(dǎo)致缸套、活塞、活塞環(huán)熱負(fù)荷增高， 而這種情況用水溫表測(cè)溫又反映不了缸套得真實(shí)溫度，因此將加快活塞環(huán)槽機(jī)油的積碳和 卡環(huán)，在工作狀態(tài)下，將無法保證活塞、活塞環(huán)、缸套之間的密封性能，早期竄機(jī)油現(xiàn)象將不 可避免發(fā)生；而現(xiàn)有技術(shù)中的缸套主要有鑄鐵缸套、冶金缸套及不銹鋼缸套，鑄鐵缸套生產(chǎn) 周期長(zhǎng)，加工量大，材料利用率低，且在加工時(shí)需要將鑄鐵缸套直接鑄造在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體毛坯 中，再通過機(jī)械加工工序達(dá)到設(shè)計(jì)要求的技術(shù)指標(biāo)；冶金缸套則需專用設(shè)備生產(chǎn)，成本高； 不銹鋼缸套則加工時(shí)余料較多，材料利用率低。
[0003] 另外，鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)缸體內(nèi)置厚度為3mm的鑄鐵或鋼質(zhì)襯套，通常是將鑄鐵或鋼質(zhì) 襯套定位在鑄造模具中，灌入溶化狀態(tài)的鋁水，冷卻后獲得帶有鑄鐵或鋼質(zhì)襯套的鑄鋁發(fā) 動(dòng)機(jī)缸體毛坯。毛坯再經(jīng)過多道工序的加工，才能獲得符合要求的鋁發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件。由 于鑄鐵或鋼質(zhì)襯套在鑄造時(shí)的鑄模定位精度及鑄造精度的原因，鑄鐵或鋼質(zhì)襯套在缸體毛 坯中的位置精度低；由于缸體各缸孔的中心距具有明確的要求，在后續(xù)的加工中由于鑄鐵 或鋼質(zhì)襯套在缸體毛坯中位置精度的因素，造成缸套的壁厚薄厚不均，而經(jīng)過加工后的鑄 鐵或鋼質(zhì)襯套為1mm，如鑄鐵或鋼質(zhì)襯套在缸體毛坯中的位置偏差〇. 2mm，則缸體襯套一側(cè) 的壁厚差為〇. 4_。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的襯套壁厚的不均勻性，由于鑄鋁基體與鑄鐵襯套在燃料燃 燒后熱膨脹率不一致，不僅加劇了這種熱變形，且變形趨勢(shì)及程度無法確定及定量。
[0004] 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔的變形對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能方面有著重大的影響。氣缸孔變形大的發(fā)動(dòng) 機(jī)，由于活塞環(huán)不能很好密封，機(jī)油容易竄入燃燒室熱解裂化產(chǎn)生顆粒，導(dǎo)致其顆粒排放 水平差，不能滿足國(guó)家對(duì)顆粒排放的規(guī)定；并且燃燒室燃?xì)馊菀赘Z入曲軸箱，做功的燃?xì)?泄漏會(huì)導(dǎo)致燃油消耗率不理想。缸孔變形差的發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)不到排放升級(jí)的目的，當(dāng)面臨國(guó)家 排放強(qiáng)制法規(guī)生效后，這些氣缸孔不合格的發(fā)動(dòng)機(jī)就面臨淘汰的命運(yùn)，會(huì)對(duì)企業(yè)造成重大 損失?？煽啃苑矫妫簹飧卓鬃冃未蟮陌l(fā)動(dòng)機(jī)容易耗機(jī)油、竄氣及磨損缸套，導(dǎo)致新品開發(fā) 進(jìn)度慢及批產(chǎn)投放市場(chǎng)后三包維護(hù)費(fèi)用大；當(dāng)機(jī)體和缸孔變形量超過設(shè)定變形值，將會(huì)導(dǎo) 致氣缸蓋墊片密封失效，漏水漏氣等故障。
[0005] 公開號(hào)為CN102359419A的中國(guó)專利公開了一種具有內(nèi)襯套的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸套，包 括套體，以及與所述套體連接的內(nèi)襯套，其特征在于在所述套體上端設(shè)有錐環(huán)體內(nèi)表面，在 所述內(nèi)襯套上部設(shè)有與所述套體上端的錐環(huán)體內(nèi)表面相適配的錐環(huán)體外表面，所述內(nèi)襯套 的所述錐環(huán)體外表面同軸鑲?cè)胨鎏左w的所述錐環(huán)體內(nèi)表面中。所述發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸套的套體 和內(nèi)襯套在溫度發(fā)生變化時(shí)，缸套中的活塞、活塞環(huán)密封性能差。
[0006] 現(xiàn)有的缸套都難以滿足汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，尤其是對(duì)強(qiáng)度、硬度、耐磨性及抗腐蝕 性等性能的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體及其制 造工藝。
[0008] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0009] -種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，包括缸體本體，缸體本體上設(shè)有氣缸孔，氣缸孔的內(nèi)壁設(shè) 有耐磨層；所述耐磨層采用鑄鐵涂層。
[0010] 所述的技術(shù)方案優(yōu)選為，所述氣缸孔的內(nèi)壁與耐磨層之間設(shè)有鎳涂層，所述鎳涂 層包括沿缸體本體由內(nèi)向外依次設(shè)置的內(nèi)鎳涂層、中鎳涂層和外鎳涂層。
[0011] 所述的技術(shù)方案優(yōu)選為，所述內(nèi)鎳涂層與中鎳涂層之間設(shè)有銅涂層。
[0012] 所述的技術(shù)方案優(yōu)選為，所述中鎳涂層與外鎳涂層之間設(shè)有銅涂層。
[0013] 所述的技術(shù)方案優(yōu)選為，所述鑄鐵涂層的厚度為lmm-2mm。
[0014] 所述的技術(shù)方案優(yōu)選為，所述內(nèi)鎳涂層的厚度為0. 4mm-0. 5mm。
[0015] 所述的技術(shù)方案優(yōu)選為，所述中鎳涂層的厚度為0. 2mm-0. 3mm。
[0016] 所述的技術(shù)方案優(yōu)選為，所述外鎳涂層的厚度為0. 15mm-0. 2mm。
[0017] 所述的技術(shù)方案優(yōu)選為，所述銅涂層的厚度為0. 005mm-0. 1mm。
[0018] 本發(fā)明所述一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的制造工藝，至少包括以下步驟：
[0019] 第一步：鑄造發(fā)動(dòng)機(jī)缸體毛坯，采用機(jī)床在毛坯上加工定位面及定位基準(zhǔn)孔。
[0020] 第二步：以定位面及定位基準(zhǔn)孔固定發(fā)動(dòng)機(jī)缸體毛坯，采用機(jī)床加工氣缸孔得到 缸體主殼體。所述氣缸孔的位置度為命0?機(jī)1111|1。
[0021] 第三步：對(duì)缸體主殼體的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定化熱處理。
[0022] 第四步：對(duì)缸體主殼體的內(nèi)壁進(jìn)行毛化處理，清洗缸體主殼體、同時(shí)去除氣缸孔內(nèi) 壁的雜質(zhì)。
[0023] 第五步：采用等離子噴涂工藝或超音速火焰噴涂工藝對(duì)缸體主殼體的氣缸孔的內(nèi) 壁噴涂等厚度的鑄鐵涂層。
[0024] 第六步：采用機(jī)床對(duì)上述缸體主殼體的氣缸孔進(jìn)行鍵孔，對(duì)所述缸體主殼體噴涂 防銹蝕油脂。所述鏜孔工序根據(jù)實(shí)際情況留余量分工步進(jìn)行加工。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的優(yōu)越效果在于：在氣缸體 的內(nèi)壁設(shè)置耐磨層，不僅解決了現(xiàn)有技術(shù)中氣缸體與襯套由于材質(zhì)不同燃燒時(shí)熱膨脹率不 一致的問題，有效減小了發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔的熱變形量，同時(shí)提高了發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的制造精度，延 長(zhǎng)了使用壽命；其制造工藝簡(jiǎn)單、安全可靠，具有廣闊的前景。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體第一實(shí)施例剖面示意圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體第二實(shí)施例剖面示意圖；
[0028] 圖3為圖2中I部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 附圖標(biāo)識(shí)如下：
[0030] 1-缸體本體、11-耐磨層、12-鎳涂層、121-內(nèi)鎳涂層、122-中鎳涂層、123-外鎳涂 層、13-銅涂層、2-氣缸孔。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0032] 實(shí)施例1
[0033] 如圖1所示，本發(fā)明所述一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，包括缸體本體1，缸體本體1上 設(shè)有氣缸孔2,氣缸孔2的內(nèi)壁設(shè)有耐磨層11 ;所述耐磨層11采用鑄鐵涂層。所述鑄鐵涂 層的厚度為lmm-2mm，優(yōu)選為I. 5mm。所述氣缸孔2的數(shù)量根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置，如設(shè)為四個(gè)。 本發(fā)明設(shè)置鑄鐵涂層提高了氣缸孔2內(nèi)壁的耐磨性。
[0034] 在具體制造時(shí)，采用現(xiàn)有成熟的等離子噴涂技術(shù)，在經(jīng)過粗加工的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的 氣缸孔2的內(nèi)表面噴涂的鑄鐵涂層，獲得復(fù)合有均勻厚度鑄鐵涂層的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。 特別適用于鑄鋁發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)制造，如在鑄鋁發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔的內(nèi)壁噴涂鑄鐵涂層，有效地 提高了鑄鋁發(fā)動(dòng)機(jī)基體與鑄鐵涂層的結(jié)合強(qiáng)度，減小了現(xiàn)有的鑄鋁發(fā)動(dòng)機(jī)基體與鑄鐵襯套 在燃燒后熱膨脹率不一致帶來的熱變形量。
[0035] 本發(fā)明所述一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的制造工藝，具體包括如下步驟：
[0036] 第一步：鑄造發(fā)動(dòng)機(jī)缸體毛坯，并采用機(jī)床在毛坯上加工定位面及定位基準(zhǔn)孔。所 述機(jī)床如德馬吉DMC1035。
[0037] 第二步：以定位面及定位基準(zhǔn)孔固定鑄鋁毛坯，采用機(jī)床加工四個(gè)氣缸孔2,要求 氣缸孔2的直徑為Φ 81. 00±0. 05mm，即粗加工得到缸體主殼體；由于機(jī)械加工的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn) 高于鑄造精度，要求所述氣缸孔2的位置度在.?0. 內(nèi)。
[0038] 第三步：對(duì)缸體主殼體的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定化熱處理。
[0039] 第四步：對(duì)缸體主殼體的內(nèi)壁進(jìn)行毛化處理，同時(shí)清洗缸體主殼體、去除氣缸孔2 內(nèi)壁的雜質(zhì)。
[0040] 第五步：采用等離子噴涂工藝對(duì)缸體主殼體的氣缸孔2的內(nèi)壁噴涂厚度為1.0 Omm 的鑄鐵涂層，具體采用等離子噴槍內(nèi)置于氣缸孔2進(jìn)行噴涂操作。此時(shí)缸體主殼體的直徑 為Φ79.00±0. 05mm。在本工序中還能采用現(xiàn)有的超音速火焰噴涂工藝對(duì)缸體主殼體的氣 缸孔進(jìn)行噴涂。
[0041] 第六步：采用機(jī)床對(duì)上述缸體主殼體的氣缸孔2進(jìn)行鏜孔，得到Φ 80. 00±0. 02mm 的氣缸孔2,對(duì)缸體主殼體噴涂防銹蝕油脂。
[0042] 另外，鏜孔工序根據(jù)實(shí)際情況分工步進(jìn)行加工，如先將Φ 79. 00±0. 05mm的氣缸 孔2加工至Φ 79. 90±0· 05謹(jǐn)，單邊留加工余量0.05謹(jǐn)；然后精鏜孔至Φ 80. 00±0· 02謹(jǐn)。 所述機(jī)床如采用德馬吉DMU60P。
[0043] 如在上述第六步鏜孔后得到氣缸孔2達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，根據(jù)實(shí)際情況采用珩磨機(jī) 對(duì)氣缸孔2進(jìn)行珩磨，直到符合設(shè)計(jì)尺寸。
[0044] 實(shí)施例2
[0045] 如圖2、3所示，本發(fā)明改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體還提供第二實(shí)施例，與實(shí)施例1的區(qū)別在 于：所述氣缸孔2的內(nèi)壁與耐磨層11之間設(shè)有鎳涂層12,所述鎳涂層12包括沿缸體本體I 由內(nèi)向外依次設(shè)置的內(nèi)鎳涂層121、中鎳涂層122和外鎳涂層123。
[0046] 所述內(nèi)鎳涂層121與中鎳涂層122之間設(shè)有銅涂層13,且所述中鎳涂層122與外 鎳涂層123之間設(shè)有銅涂層13。
[0047] 進(jìn)一步地，所述內(nèi)鎳涂層121的厚度為0. 4mm-0. 5mm，所述中鎳涂層122的厚 度為0· 2mm-0. 3mm，所述外鎳涂層123的厚度為0· 15mm-0. 2mm，所述銅涂層13的厚度為 0. 005mm-0. lmm〇
[0048] 更進(jìn)一步地，所述內(nèi)鎳涂層121的厚度為0. 45mm，所述中鎳涂層122的厚度為 0. 25mm，所述外鎳涂層123的厚度為0. 175mm，所述銅涂層13的厚度為0. 05mm。
[0049] 本實(shí)施例2中采用鑄鐵涂層與鎳涂層12復(fù)合的方式，進(jìn)一步提高了氣缸孔2內(nèi)壁 的耐磨性，延長(zhǎng)了使用壽命。
[0050] 本實(shí)施例2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體制造工藝與實(shí)施例1的制造工藝相同，需經(jīng)過多次 噴涂工序完成。
[0051] 本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技 術(shù)人員可以想到的任何變形、改進(jìn)、替換均落入本發(fā)明的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，包括缸體本體，缸體本體上設(shè)有氣缸孔，其特征在于，氣缸 孔的內(nèi)壁設(shè)有耐磨層；所述耐磨層采用鑄鐵涂層。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，其特征在于，所述氣缸孔的內(nèi)壁與 耐磨層之間設(shè)有鎳涂層，所述鎳涂層包括沿缸體本體由內(nèi)向外依次設(shè)置的內(nèi)鎳涂層、中鎳 涂層和外鎳涂層。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，其特征在于，所述內(nèi)鎳涂層與中鎳 涂層之間設(shè)有銅涂層。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，其特征在于，所述中鎳涂層與外鎳 涂層之間設(shè)有銅涂層。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，其特征在于，所述鑄鐵涂層的厚度 為 lmm-2mm〇6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，其特征在于，所述內(nèi)鎳涂層的厚度 為 0_4mm-〇. 5mm〇7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，其特征在于，所述中鎳涂層的厚度 為 0_ 2mm-〇. 3mm。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，其特征在于，所述外鎳涂層的厚度 為 0· 15mm-〇. 2mm〇9. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，其特征在于，所述銅涂層的厚度 為 0· 005mm-0. 1mm。10. -種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的制造工藝，其特征在于，至少包括以下步驟： 第一步：鑄造發(fā)動(dòng)機(jī)缸體毛坯，采用機(jī)床在毛坯上加工定位面及定位基準(zhǔn)孔； 第二步：以定位面及定位基準(zhǔn)孔固定發(fā)動(dòng)機(jī)缸體毛坯，采用機(jī)床加工氣缸孔得到缸體 主殼體； 第三步：對(duì)缸體主殼體的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定化熱處理； 第四步：對(duì)缸體主殼體的內(nèi)壁進(jìn)行毛化處理，清洗缸體主殼體、同時(shí)去除氣缸孔內(nèi)壁的 雜質(zhì)； 第五步：采用等離子噴涂工藝或超音速火焰噴涂工藝對(duì)缸體主殼體的氣缸孔的內(nèi)壁噴 涂等厚度的鑄鐵涂層； 第六步：采用機(jī)床對(duì)上述缸體主殼體的氣缸孔進(jìn)行鏜孔，對(duì)所述缸體主殼體噴涂防銹 蝕油脂。
【文檔編號(hào)】B32B15/01GK105986919SQ201510041935
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年1月28日
【發(fā)明人】代衛(wèi)東
【申請(qǐng)人】代衛(wèi)東