一種含硅基材料硬化層氣缸套的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及氣缸套制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含硅基材料硬化層氣缸套的制備 方法。
[0002]
【背景技術(shù)】 氣缸套是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中廣泛應(yīng)用的零件，它的功用主要有密封、導(dǎo)熱、以及與活塞環(huán)形 成滑動(dòng)面，是發(fā)動(dòng)機(jī)的核心零部件之一。其主要失效形式有變形、裂紋以及磨損。缸套裂紋 的危害性嚴(yán)重，會(huì)直接導(dǎo)致汽車召回，而變形和磨損則直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗、排放水平， 以及摩擦副的壽命，對(duì)于汽車行業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)論哪種零件都希望以盡量小的代價(jià)獲得盡可能 長(zhǎng)的使用壽命。
[0003] 目前市場(chǎng)上的氣缸套主要都是鑄鐵材料，耐磨性能及抗變形能力都有一定限制， 為了能獲得更好的使用性能，可通過(guò)添加硅材料來(lái)提高氣缸套的強(qiáng)度和耐磨性，硅基材料 的添加是通過(guò)在氣缸套內(nèi)圓進(jìn)行噴涂實(shí)現(xiàn)的，但內(nèi)圓材料變更，普通工藝在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì) 出現(xiàn)相應(yīng)問題，主要有內(nèi)圓凝固速度較快，添加硅基材料顆粒穿透深度不夠及均勻性不足， 目前的技術(shù)水平無(wú)法達(dá)到均勻噴涂的要求，影響產(chǎn)品的性能。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種能滿足添加硅基材料顆粒穿透深度和均勻噴涂要求的含硅基材 料硬化層氣缸套的制備方法。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種含硅基材料硬化層氣缸套的制備方法，包括如下步驟： 1) 配料：按比例將原料碳：2· 6~3· 2%、硅L 6~2· 3%、錳：0-0· 8%、磷：0-0· 1%、硫： 0-0· 08%、鉬：0· 5~L 5%、鎳：0· 6~L 5%、Fe :余量，進(jìn)行配料； 2) 熔煉：將配好的原料放置在中頻爐中熔煉，使其熔化成鐵水，熔煉溫度為 1530±10°C ; 3) 鐵水孕育：熔融狀態(tài)原料出爐后加入原料質(zhì)量0. 5~0. 7%的孕育劑進(jìn)行處理； 4) 鐵水澆注：將熔融狀態(tài)原料注入離心鑄造設(shè)備中生產(chǎn)氣缸套鑄件，澆注轉(zhuǎn)速為 130G±3G ; 5) 粉末噴涂：使用噴涂裝置將原料質(zhì)量0. 35~0. 45%的陶瓷粉末均勻噴涂在缸套內(nèi)壁， 在離心力的作用下，陶瓷顆粒均勻滲漏進(jìn)缸套內(nèi)壁，在缸套內(nèi)圓形成均勻的金屬貝氏體和 高密度硅基混合硬化層； 6) 經(jīng)鑄造成型的鑄件出模后，冷卻降溫得到氣缸套毛坯。
[0007] 優(yōu)選地，步驟1)中，所述原料具體包含有下述質(zhì)量配比的元素原料：：碳：2. 6%、 硅：2· 3%、錳：0· 8%、磷：0· 1%、硫：0· 08%、鉬：0· 5%、鎳：L 5% 及鐵：92· 12%。
[0008] 優(yōu)選地，所述娃基混合硬化層的厚度不小于2. 5mm。
[0009] 由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明具有如下有益效果： 提高鐵水溫度，改善后為1530°C ± KTC，鐵水溫度升高后，澆注溫度也相應(yīng)提高，在毛 坯成型初期，即粉末噴涂過(guò)程，鐵水的流動(dòng)性提高，表面張力減小，從而加強(qiáng)了顆粒滲透性， 滿足硅基材料顆粒穿透深度的要求； 提高澆注轉(zhuǎn)速到130G±3G，轉(zhuǎn)速提高后，噴涂總量不會(huì)產(chǎn)生變化，但單位時(shí)間內(nèi)毛坯內(nèi) 表面噴涂次數(shù)提高，使噴涂顆粒更均勻致密。
[0010]
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為本發(fā)明的制備方法的流程圖。
[0012]
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式作詳細(xì)的說(shuō)明。
[0014] 實(shí)施例1 : 一種含硅基材料硬化層氣缸套的制備方法，包括如下步驟： 1) 配料：按比例將原料：碳：2· 6%、硅：2· 3%、錳：0· 8%、磷：0· 1%、硫：0· 08%、鉬：0· 5%、 鎳：1. 5%及鐵：92. 12%進(jìn)行配料； 2) 熔煉：將配好的原料放置在中頻爐中熔煉，使其熔化成鐵水，熔煉溫度為 1530±10°C ; 3) 鐵水孕育：熔融狀態(tài)原料出爐后加入原料質(zhì)量0. 5%的孕育劑進(jìn)行處理； 4) 鐵水澆注：將熔融狀態(tài)原料注入離心鑄造設(shè)備中生產(chǎn)氣缸套鑄件，澆注轉(zhuǎn)速為 130G±3G ; 5) 粉末噴涂：使用噴涂裝置將原料質(zhì)量0. 45%的陶瓷粉末均勻噴涂在缸套內(nèi)壁，在離 心力的作用下，陶瓷顆粒均勻滲漏進(jìn)缸套內(nèi)壁，在缸套內(nèi)圓形成均勻的金屬貝氏體和高密 度硅基混合硬化層； 6) 毛坯成型：經(jīng)鑄造成型的鑄件出模后，冷卻降溫得到氣缸套毛坯。
[0015] 實(shí)施例2 : 一種含硅基材料硬化層氣缸套的制備方法，包括如下步驟： 1) 配料：按比例將原料：碳：3· 2%、硅：1· 6%、錳：0· 8%、磷：0· 1%、硫：0· 08%、鉬：L 5%、 鎳：0. 6%及鐵：92. 12%進(jìn)行配料； 2) 熔煉：將配好的原料放置在中頻爐中熔煉，使其熔化成鐵水，熔煉溫度為 1530±10°C ; 3) 鐵水孕育：熔融狀態(tài)原料出爐后加入原料質(zhì)量0. 7%的孕育劑進(jìn)行處理； 4) 鐵水澆注：將熔融狀態(tài)原料注入離心鑄造設(shè)備中生產(chǎn)氣缸套鑄件，澆注轉(zhuǎn)速為 130G±3G ; 5) 粉末噴涂：使用噴涂裝置將原料質(zhì)量0. 35%的陶瓷粉末均勻噴涂在缸套內(nèi)壁，在離 心力的作用下，陶瓷顆粒均勻滲漏進(jìn)缸套內(nèi)壁，在缸套內(nèi)圓形成均勻的金屬貝氏體和高密 度硅基混合硬化層； 6)毛坯成型：經(jīng)鑄造成型的鑄件出模后，冷卻降溫得到氣缸套毛坯。
[0016] 所述粉末噴涂步驟中采用的噴涂裝置，包括噴涂小車和控制器，所述噴涂小車上 設(shè)有噴槍，所述噴涂小車內(nèi)設(shè)有小車驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述噴槍上設(shè)置有噴槍定位桿，該噴槍定位 桿前端設(shè)有噴槍感應(yīng)器，所述噴涂小車上設(shè)有用于定位噴涂小車的位置感應(yīng)器。
[0017] 當(dāng)噴槍行進(jìn)至鑄型末端時(shí)會(huì)感應(yīng)到位于模具中心正上方的定位鐵板，噴槍返回， 噴槍在前進(jìn)與返回行程中將陶瓷粉末均勻噴涂在缸套內(nèi)壁，在離心力的作用下，陶瓷顆粒 均勻滲漏進(jìn)缸套內(nèi)壁，在缸套內(nèi)圓形成均勻的金屬貝氏體和高密度硅基混合硬化層。
[0018] 由于粉末噴涂步驟在鐵水澆注步驟后10-20S內(nèi)完成，所以澆注后20S內(nèi)不開冷卻 水，以保證鐵水初期溫度和流動(dòng)性，有利于顆粒滲透。
[0019] 將采用改善后本發(fā)明制備方法的實(shí)施例1和2的氣缸套與改善前采用原有制備方 法的氣缸套進(jìn)行如下機(jī)械性能對(duì)比：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含硅基材料硬化層氣缸套的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 配料：按比例將原料碳：2· 6~3· 2%、硅L 6~2· 3%、錳：0-0· 8%、磷：0-0· 1%、硫： 0-0· 08%、鉬：0· 5~1· 5%、鎳：0· 6~L 5%、Fe :余量，進(jìn)行配料； 2) 熔煉：將配好的原料放置在中頻爐中熔煉，使其熔化成鐵水，熔煉溫度為 1530±10°C ; 3) 鐵水孕育：熔融狀態(tài)原料出爐后加入原料質(zhì)量0. 5~0. 7%的孕育劑進(jìn)行處理； 4) 鐵水澆注：將熔融狀態(tài)原料注入離心鑄造設(shè)備中生產(chǎn)氣缸套鑄件，澆注轉(zhuǎn)速為 130G±3G ; 5) 粉末噴涂：使用噴涂裝置將原料質(zhì)量0. 35~0. 45%的陶瓷粉末均勻噴涂在缸套內(nèi)壁， 在離心力的作用下，陶瓷顆粒均勻滲漏進(jìn)缸套內(nèi)壁，在缸套內(nèi)圓形成均勻的金屬貝氏體和 高密度硅基混合硬化層； 6) 經(jīng)鑄造成型的鑄件出模后，冷卻降溫得到氣缸套毛坯。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1)中，所述原料具體包含有下述 質(zhì)量配比的元素原料：碳：2· 6%、硅：2· 3%、錳：0· 8%、磷：0· 1%、硫：0· 08%、鉬：0· 5%、鎳：L 5% 及鐵：92. 12%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述硅基混合硬化層的厚度不小于 2. 5mm〇
【專利摘要】本發(fā)明提供一種含硅基材料硬化層氣缸套的制備方法包括步驟：1）按比例將原料碳：2.6~3.2%、硅1.6~2.3%、錳：0-0.8%、磷：0-0.1%、硫：0-0.08%、鉬：0.5~1.5%、鎳：0.6~1.5%、Fe：余量，進(jìn)行配料；2）熔煉，熔煉溫度為1530±10℃；3）熔融狀態(tài)原料出爐后加入原料質(zhì)量0.5~0.7%的孕育劑進(jìn)行處理；4）鐵水澆注，澆注轉(zhuǎn)速為130G±3G；5）使用噴涂裝置將原料質(zhì)量0.35~0.45%的陶瓷粉末均勻噴涂在缸套內(nèi)壁，在缸套內(nèi)圓形成均勻的金屬貝氏體和高密度硅基混合硬化層；6）冷卻降溫得到氣缸套毛坯。本發(fā)明提高鐵水溫度，澆注溫度也相應(yīng)提高，在毛坯成型初期，即粉末噴涂過(guò)程，鐵水的流動(dòng)性提高，表面張力減小，從而加強(qiáng)了顆粒滲透性；提高澆注轉(zhuǎn)速，單位時(shí)間內(nèi)毛坯內(nèi)表面噴涂次數(shù)提高，使噴涂顆粒更均勻致密。
【IPC分類】B22D13-00, C22C37-10, C22C33-08
【公開號(hào)】CN104561763
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510015689
【發(fā)明人】程雨, 宣軍, 楊劍, 李曉明
【申請(qǐng)人】安慶帝伯格茨缸套有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月13日