專利名稱：等離子束硬化的內(nèi)燃機(jī)氣缸套的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)燃機(jī)用的氣缸套，屬于機(jī)械制造領(lǐng)域。
內(nèi)燃機(jī)一方面要滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，另一方面又要滿足用戶低油耗、低噪聲、低售價(jià)、長(zhǎng)壽命、高可靠的需求，因此必須不斷改善燃燒效率，從而導(dǎo)致了缸壓與燃燒溫度的不斷提高，這就對(duì)活塞、活塞環(huán)、氣缸套質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。目前解決的方案是在原氣缸套材質(zhì)中加入合金元素以提高硬度，但是由于氣缸套使用時(shí)需要耐磨的僅僅是內(nèi)表面，而在冶煉時(shí)合金元素是均勻分布于整個(gè)缸套中的，因此造成了合金元素的浪費(fèi)，同時(shí)也帶來(lái)了冶煉和切削加工上的困難，導(dǎo)致廢品率上升，刀具消耗增加，成本提高。下面的各種氣缸套內(nèi)孔表面強(qiáng)化技術(shù)也都有一定缺陷1．浸滲碳化硅技術(shù)，其缺陷是高硬度的碳化硅質(zhì)點(diǎn)加劇了活塞環(huán)的磨損；2．電鍍硬鉻或復(fù)合鍍層，其缺陷是生產(chǎn)效率低，有環(huán)境污染；3．等離子噴涂耐磨合金粉末，缺陷是合金粉末散失率高，成本高；4．鹽浴硝基滲碳氮及中頻淬火，其缺陷是能耗大，效率低，缸套變形大；5．內(nèi)壁激光相變硬化，其工藝流程為熱堿煮-冷水洗-熱水洗-磷化(黑化)-冷水洗-干燥-激光熱處理-精珩磨，缺陷為黑化工序產(chǎn)生環(huán)境污染，生產(chǎn)線投資大，工作穩(wěn)定性差，維護(hù)費(fèi)用高，光電熱轉(zhuǎn)換效率低，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境要求高，生產(chǎn)效率低，且處理后表面粗糙，增加了后續(xù)的附加衍磨量及油石條消耗，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步提高，另外對(duì)操作工人要求也較高。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述生產(chǎn)加工方法的不足，提出一種其內(nèi)壁含有用常壓等離子束處理的硬化層的氣缸套。
本實(shí)用新型的構(gòu)造特征是在一般金屬氣缸套的內(nèi)層含有用常壓等離子束處理后的＞0-0.16mm厚的硬化層。其加工方法是用氮?dú)饣驓鍤庠诘入x子炬中電離放電產(chǎn)生的等離子束流在氣缸套內(nèi)壁表面快速掃描，所用等離子炬的放電形式為轉(zhuǎn)移弧式放電，即氮?dú)饣驓鍤庠诘入x子炬的中心陰極和作為陽(yáng)極的工件之間放電。
根據(jù)以下加工方法，可在一般金屬氣缸套的內(nèi)層獲得三種不同的硬化層。
1．用氮或氬的等離子束流在加工成型至最終尺寸后的氣缸套內(nèi)表面作螺旋狀快速掃描，氮或氬的流量為每分鐘10-50升，最好是20-40升/分鐘，等離子炬的輸出功率為1-6千瓦，最好是2-4千瓦，等離子束流的直徑為0.5-5mm，最好是1-3mm，等離子炬噴嘴距氣缸套內(nèi)表面距離為1-20mm，最好是2-10mm，掃描線速度為25-50米/分鐘，最好是30-40米/分鐘，掃描帶為螺旋狀的淬火硬化帶，淬火硬化帶之間未硬化的帶寬為0-10毫米，即形成了淬火硬化層。掃描后可經(jīng)衍磨或拋光，也可直接安裝使用。
2．用氮或氬的等離子束流在加工成型并留有一定磨量的氣缸套內(nèi)表面作螺旋狀快速掃描，氮或氬的流量為每分鐘10-50升，最好是20-40升/分鐘，等離子炬的輸出功率為1-6千瓦，最好是2-4千瓦，等離子束流的直徑為0.5-5mm，最好是1-3mm，等離子炬噴嘴距氣缸套內(nèi)表面距離為1-20mm，最好是2-10mm，掃描線速度為5-25米/分鐘，最好是10-20米/分鐘，掃描帶為螺旋狀的熔凝硬化帶，熔凝硬化帶之間未硬化的帶寬為0-10毫米，即形成了熔凝硬化層。掃描后必需經(jīng)衍磨后再安裝使用。
3．在氣缸套內(nèi)壁先涂一層含有碳、氮、硼、磷、硫、硅、稀土、鈦、釩、鉻、鎢、鈮等元素物質(zhì)的涂料，然后用氮或氬的等離子束流在氣缸套內(nèi)表面作螺旋狀快速掃描，氮或氬的流量為每分鐘10-50升，最好是20-40升/分鐘，等離子炬的輸出功率為1-6千瓦，最好是2-4千瓦，等離子束流的直徑為0.5-5mm，最好是1-3mm，等離子炬噴嘴距氣缸套內(nèi)表面距離為1-20mm，最好是2-10mm，掃描線速度為25-50米/分鐘，最好是30-40米/分鐘，掃描帶為螺旋狀的多元共滲合金淬火硬化帶，硬化帶之間未硬化的帶寬為0-10毫米，即形成了多元共滲合金硬化層。掃描后可經(jīng)衍磨或拋光，也可直接安裝使用。
用上述方法處理的氣缸套產(chǎn)生以下積極效果按照上述方法1處理后，氣缸套內(nèi)壁表面產(chǎn)生厚度為0.01-0.10mm、硬度值為HRC40-60的硬化層，使氣缸套的耐磨損壽命提高。
按照上述方法2處理后，氣缸套內(nèi)壁表面產(chǎn)生厚度為0.05-0.20mm、硬度值為HRC50-65的硬化層，衍磨后硬化層厚度＜0.15mm，使氣缸套的耐磨損壽命提高。
按照上述方法3處理后，氣缸套內(nèi)壁表面產(chǎn)生厚度為0.05-0.16mm、硬度值為HRC60-70的硬化層，不僅使氣缸套的耐磨損壽命明顯提高，而且磨擦系數(shù)降低，相應(yīng)提高了配摩副活塞環(huán)的使用壽命。
與其他氣缸套硬化方法相比較，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)為缸套內(nèi)壁表面層的耐磨硬化效果明顯，生產(chǎn)效率高，成本低，生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)環(huán)境污染，缸套變形小。
附


圖1為本實(shí)用新型的剖面圖，圖中1-氣缸套體，2-硬化層。
本實(shí)用新型的實(shí)施例如下實(shí)施例1用氮的等離子束流在95型柴油機(jī)硼合金鑄鐵氣缸套(1)內(nèi)表面作螺旋狀快速掃描，氮?dú)饬髁繛?0升/分鐘，等離子炬的輸出功率為2千瓦，等離子束流的直徑為3mm，等離子炬噴嘴距氣缸套內(nèi)表面距離為4mm，掃描線速度為30米/分鐘，螺旋狀的淬火硬化帶之間未硬化部分的寬度為4毫米，硬化層(2)的深度為0.06mm，表層硬度為HRC55，掃描后直接安裝使用，耐磨損壽命提高0.5倍。
實(shí)施例2用氮的等離子束流在95型柴油機(jī)硼合金鑄鐵氣缸套(1)內(nèi)表面作螺旋狀快速掃描，氮?dú)饬髁繛?0升/分鐘，等離子炬的輸出功率為2.5千瓦，等離子束流的直徑為2mm，等離子炬噴嘴距氣缸套內(nèi)表面距離為2mm，掃描線速度為15米/分鐘，螺旋狀的熔凝硬化帶之間未硬化部分的寬度為4毫米，硬化層(2)的深度為0.16mm，表層硬度為HRC60，掃描后經(jīng)衍磨再安裝使用，耐磨損壽命提高0.6倍。
實(shí)施例3用氬等離子束流在95型柴油機(jī)硼合金鑄鐵氣缸套(1)內(nèi)表面作螺旋狀快速掃描，掃描前先在氣缸套內(nèi)壁表面涂一層由60％石墨粉、25％稀土、10％脫水硼砂、2％鈦粉、2％鎢粉、1％硫脲組成的涂料，氬氣流量為35升/分鐘，等離子炬的輸出功率為3千瓦，等離子束流的直徑為2.5mm，等離子炬噴嘴距氣缸套內(nèi)表面距離為3mm，掃描線速度為30米/分鐘，螺旋狀的淬火硬化帶之間未硬化部分的寬度為2毫米，硬化層(2)的深度為0.16mm，表層硬度為HRC67，掃描后直接安裝使用，耐磨損壽命提高1倍。
權(quán)利要求1．一種內(nèi)燃機(jī)氣缸套，其特征在于氣缸套的內(nèi)層含有經(jīng)常壓等離子束處理后的0.01-0.16mm厚的硬化層，硬化層為常壓等離子束淬火硬化層，或者為常壓等離子束熔凝硬化層，或者為常壓等離子束多元共滲合金硬化層。
2．如權(quán)利要求1所述的氣缸套，其特征在于氣缸套的內(nèi)層經(jīng)常壓等離子束處理后的硬化層為螺旋狀硬化帶，硬化帶之間未硬化的寬度為0-10毫米，即硬化帶之間無(wú)間隙至最大間隙為10毫米。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)燃機(jī)氣缸套,其特征是氣缸套內(nèi)層含有用常壓等離子束處理后的>0.01—0.16mm厚的硬化層。這種氣缸套耐磨損、壽命長(zhǎng),而且生產(chǎn)效率高、變形小、成本低、生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)污染。
文檔編號(hào)C23C14/48GK2334885SQ9723301
公開日1999年8月25日 申請(qǐng)日期1997年5月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月19日
發(fā)明者李惠琪, 李惠東 申請(qǐng)人:山東礦業(yè)學(xué)院