再制造已用汽缸襯套的方法以及掩模和已用汽缸襯套組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及再制造領(lǐng)域，更具體而言，涉及將殘留壓縮應(yīng)力恢復(fù)至已用汽缸襯套中的疲勞敏感圓角。
【背景技術(shù)】
[0002]汽缸襯套已經(jīng)在內(nèi)燃機中應(yīng)用多年。不是由發(fā)動機缸體直接限定汽缸孔，而是發(fā)動機缸體可以配備多個汽缸襯套，每個汽缸襯套限定用于接納活塞的汽缸孔。汽缸襯套通常可以拆卸，使得當(dāng)發(fā)動機維修或重新裝配時，可以將汽缸襯套從發(fā)動機缸體取出，并用新的汽缸襯套更換。典型的內(nèi)燃機中的運行狀況非?？量?，汽缸襯套遭受極端溫度、壓力以及這些變量的相對大幅擺動。由于這些原因，通常從發(fā)動機拆除因磨損或變形脫離原始規(guī)格而導(dǎo)致其停止使用的汽缸襯套。在一些情況下，汽缸襯套可以因諸如破裂等原因?qū)е率軗p，且一直以來，標(biāo)準(zhǔn)的操作就是報廢所有汽缸襯套而不是嘗試維修和/或再使用它們。
[0003]因各種原因，在最近幾年中，已經(jīng)在眾多商業(yè)領(lǐng)域，尤其是在發(fā)動機維修和再制造領(lǐng)域重視部件和材料的再使用。由于各種行政要求或這些要求和其它因素的組合，再使用背后的動機可能是經(jīng)濟、技術(shù)的原因。在性質(zhì)上旨在用作可更換部件一些部件的情況下，汽缸襯套作為一個實例，影響再使用可行性的各種交叉關(guān)聯(lián)因素還沒有聯(lián)合，且/或?qū)嶋H執(zhí)行再使用操作的技術(shù)知識還不存在。在再制造領(lǐng)域，在考慮恢復(fù)使用再使用的部件之前，通常必須使其做好準(zhǔn)備以讓其保持與新部件同樣良好或比新部件更好的狀態(tài)。再制造工程師和技術(shù)人員通常將新部件用的規(guī)格印刷品或其它來源作為再制造部件恢復(fù)使用的標(biāo)準(zhǔn)。即使當(dāng)理論上因素聯(lián)合使得一些部件的再制造和再使用經(jīng)濟可行，但滿足原始規(guī)格的挑戰(zhàn)會使再制造和再使用表現(xiàn)得不可能或不切實際。使這些挑戰(zhàn)更加困難的是普遍缺乏對故障模式以及諸如運行中各種部件經(jīng)受的磨損、應(yīng)力、應(yīng)變等現(xiàn)象的理解。與汽缸蓋接縫相關(guān)的一種已知發(fā)動機修復(fù)策略已經(jīng)在發(fā)明人為Bock的共同擁有的美國專利第5，575251號中教示，但不是涉及維修汽缸襯套本身。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一方面，為內(nèi)燃機再制造已用汽缸襯套的方法包括接納具有通過在內(nèi)燃機中工作來緩解殘留壓縮應(yīng)力的圓角并且具有不均勻輪廓的已用汽缸襯套。圓角在疲勞敏感位置上圍繞汽缸襯套的中心軸線周向延伸，且鄰接徑向突出的汽缸襯套法蘭。所述方法還包括壓縮形成圓角的汽缸襯套的材料襯底，使得通過材料襯底的塑性變形來重新成形圓角的不均勻輪廓。所述方法又包括通過塑性變形至少部分地將殘留壓縮應(yīng)力恢復(fù)至圓角。
[0005]在另一方面，處理內(nèi)燃機汽缸襯套的方法包括接納一組已用汽缸襯套，每個汽缸襯套具有通過在內(nèi)燃機中工作來緩解殘留壓縮應(yīng)力的疲勞敏感圓角，以及將所述組已用汽缸襯套分成用于再制造的第一子集來滿足圓角可恢復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)，且分成第二子集。所述方法還包括壓縮形成第一子集的每個汽缸襯套中的圓角的材料襯底，使得通過相應(yīng)材料襯底的塑性變形來重新成形圓角以恢復(fù)其中的殘留壓縮應(yīng)力。所述方法又包括在恢復(fù)殘留壓縮應(yīng)力后將已用汽缸襯套轉(zhuǎn)送至庫存，以便在內(nèi)燃機中恢復(fù)使用。
[0006]在又一方面，在再制造過程中用于加工已用汽缸襯套的掩模和已用汽缸襯套組件包括具有由材料襯底形成的細(xì)長襯套體的已用汽缸襯套，該細(xì)長襯套體限定縱向中心軸線，且具有內(nèi)襯套表面，外襯套表面和徑向突出法蘭。細(xì)長襯套體還包括在鄰接徑向突出法蘭的疲勞敏感位置上圍繞中心軸線周向延伸的圓角。圓角通過在內(nèi)燃機中工作來緩解殘留壓縮應(yīng)力，且具有不均勻輪廓，使得圓角不適合通過輥拋光恢復(fù)殘留壓縮應(yīng)力。組件還包括附接到細(xì)長襯套體且遮蔽圓角的第一軸向側(cè)上的外襯套表面的第一軸向段以及圓角的第二軸向側(cè)上的外襯套表面的第二軸向段的可拆除掩模，使得形成圓角的材料襯底暴露，以施加壓縮力來恢復(fù)殘留壓縮應(yīng)力。
【附圖說明】
[0007]圖1是根據(jù)一個實施例用于再制造的處于拆卸階段的內(nèi)燃機的局部剖面?zhèn)纫晥D，并包括細(xì)部放大圖；
[0008]圖2是從圖1所示的發(fā)動機中移除的汽缸襯套的部分的局部剖面?zhèn)纫晥D，并包括細(xì)部放大圖；
[0009]圖3是根據(jù)一個實施例的處于加工階段的掩模和已用汽缸襯套組件的局部剖面?zhèn)纫晥D，并包括細(xì)部放大圖；及
[0010]圖4是根據(jù)一個實施例用于移入缸組庫存的汽缸襯套加工的示意圖。
【具體實施方式】
[0011]參照圖1，示出了處于局部拆卸狀態(tài)的發(fā)動機10，其為準(zhǔn)備再制造時拆除情況下可能出現(xiàn)的狀態(tài)。發(fā)動機10包括汽缸體12和所示與汽缸體12分離的汽缸蓋14。在許多情況中，發(fā)動機10可包括直噴式壓縮點火發(fā)動機，但是本發(fā)明并不因此受限于此。所示位于汽缸體12中的是一組汽缸襯套20、120和220。所述組汽缸襯套可在仍位于汽缸體12的再制造設(shè)備處被接納，但可從汽缸體12拆卸并作為松散單元來接納用于加工。所述組中的每一個汽缸襯套是所謂的頂部支撐汽缸襯套，每一個都具有限定縱向中心軸線的伸長襯套主體。圖1中，某些特征相對于汽缸襯套20標(biāo)出，而其它特征相對于汽缸襯套120更詳細(xì)地標(biāo)出并示出。在從發(fā)動機中移除不再使用，組中接納用于制造的所有汽缸襯套可具有相同設(shè)計，并且因此，本文對所述組中的一個汽缸襯套的特征描述應(yīng)理解為適用于所述組中的其它汽缸襯套，除非另有指明。襯套20的伸長襯套主體在圖1中通過附圖標(biāo)記22示出，并限定在第一軸端30和第二軸端32之間延伸的中心軸線28。汽缸襯套20還包括內(nèi)襯套表面24和外襯套表面26，每一個都在第一軸端30和第二軸端32之間延伸，并通常呈圓柱形，與本領(lǐng)域技術(shù)人員了解的與汽缸體12的冷卻、汽缸體12內(nèi)的汽缸襯套安裝及定位相關(guān)的外襯套表面26的各種特征脫離。從以下描述中將顯而易見，本發(fā)明考慮了加工和再制造汽缸襯套的獨特策略，用于將已用汽缸襯套重新使用在內(nèi)燃機中。
[0012]如上所述，每一個汽缸襯套20、120和220可以是頂部支撐汽缸襯套。為此目的，汽缸襯套20包括位于汽缸體12頂部的徑向突出法蘭34。圓周裙部40與徑向突出法蘭34軸向地間隔開，并可具有與汽缸體12相對緊密的間隙，用于以所需的方式放置定位汽缸襯套20。一個或多個間隔件16可位于汽缸體12上，在徑向突出法蘭34的外側(cè)，且一個或多個常規(guī)汽缸蓋墊圈18可位于間隔件16上，以使得當(dāng)汽缸蓋14位于并夾在汽缸體12上時，墊圈18形成常規(guī)燃燒密封。汽缸蓋14對汽缸體12的相對高的夾緊負(fù)荷傾向于擠壓位于二者之間的徑向突出法蘭34。與發(fā)動機10在運行中的熱循環(huán)、溫度極限和其它相對苛刻的操作條件結(jié)合的這些高加緊負(fù)荷可使得徑向突出法蘭34遭受疲勞誘導(dǎo)情況。相應(yīng)地，徑向突出法蘭34，且更具體地形成汽缸襯套的材料襯底23，可以被認(rèn)為是疲勞敏感，尤其是在本文將進一步論述的法蘭34與襯套主體22的其余部分鄰接的區(qū)域。汽缸襯套20的其它部分可以認(rèn)為是疲勞不敏感，例如更靠近第二軸端32且在使用期間不容易遭受此種苛刻條件影響的外襯套表面26上的各種幾何形狀和表面特征。
[0013]襯套120的某些特征在圖1中更詳細(xì)地放大示出，包括徑向突出法蘭134、填料帶槽144和圓角142，圓角142在鄰接徑向突出法蘭134的疲勞敏感位置處圍繞汽缸襯套120的中心軸線周向延伸。填料帶41位于槽144內(nèi)，并可以是彈性密封件。當(dāng)被接納用于加工和再制造時，汽缸襯套組中的一些構(gòu)件可適合用于再制造，而其它的可能不適合。汽缸襯套120是在內(nèi)燃機中使用而受損使得其不適合再制造的汽缸襯套的一個實例。具體地說，裂紋143，在該處材料襯底已經(jīng)導(dǎo)致延伸通過圓角142。雖然未詳細(xì)示出，但汽缸襯套20和潛在汽缸襯套220可以假定已經(jīng)具有無裂紋的圓角。因此，根據(jù)本發(fā)明的汽缸襯套的早期加工階段可包括將一組已用汽缸襯套分成第一子組用于再制造來滿足圓角可恢復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)，以及第二子組。一旦從汽缸體12中提取出，汽缸襯套20、120和220可被轉(zhuǎn)送