專利名稱：無缸套鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是涉及一種無缸套鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱。
背景技術(shù)：
曲軸箱廣泛應(yīng)用于各類發(fā)動(dòng)機(jī)中，是發(fā)動(dòng)機(jī)不可缺少的重要零件。發(fā)動(dòng)機(jī) 曲軸箱中的氣缸體使用時(shí)間是影響發(fā)動(dòng)機(jī)壽命和大修時(shí)間間隔的主要因素，曲 軸箱氣缸體的使用時(shí)間較短的主要原因是由于在使用過程重載高溫環(huán)境下活塞 與氣缸體內(nèi)壁劇烈摩擦磨損。為使發(fā)送機(jī)缸體具有較好的可加工性和散熱性能， 曲軸箱氣缸體多用金屬鋁制造。在高溫狀態(tài)下，金屬鋁的屈服強(qiáng)度和硬度隨溫 度的上升呈明顯下降趨勢(shì)，工作時(shí)的高溫環(huán)境將使磨損加劇，故金屬鋁制發(fā)動(dòng) 機(jī)氣缸體耐磨性較差。發(fā)送機(jī)在工作過程中，氣缸體的磨損將使氣密性降低， 進(jìn)而使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，大修時(shí)間間隔縮短。因此發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱中的氣缸體中 多裝有硼鈦鑄鐵套以解決耐磨等問題。
由于氣缸體的缸套是關(guān)鍵部件，工作環(huán)境十分惡劣，熱廢勞嚴(yán)重，其質(zhì)量 的好壞直接影響到汽油機(jī)的使用壽命，多年我國(guó)一直采用的是離心鑄造工藝生 產(chǎn)氣缸體缸套，但是廢品率高居不下，鑄造的生產(chǎn)成本、能源消耗都比較大， 環(huán)境污染比較嚴(yán)重。同時(shí)工廠對(duì)機(jī)車及零部件的質(zhì)量要求也不斷提高，改進(jìn)氣 缸缸套質(zhì)量、降低廢品率是當(dāng)前的必要。目前我國(guó)生產(chǎn)的缸套是用IT無心酸性中頻爐煉鐵水，單懸臂臥式離心澆注 機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)澆注，質(zhì)量不穩(wěn)定、廢品率高，同時(shí)還表現(xiàn)在抗拉強(qiáng)度低、金相組 織不均，還有不允許存在的萊氏體及硬質(zhì)點(diǎn)數(shù)量超標(biāo)，在機(jī)加過程中刀具的磨 損消耗相當(dāng)大，還有加工后內(nèi)孔氣孔、疏松多。
廢品率(對(duì)生產(chǎn)10000件產(chǎn)品進(jìn)行了分析)
缸陷性質(zhì)抗拉廢金相不合 格內(nèi)孑L氣 孔、疏松加工廢其它
廢品數(shù)/ 件34045538918566
廢品率/%3.44. 553. 891.850. 66
從廢品率可以看出產(chǎn)抗拉廢、金相不合格、內(nèi)孔氣孔、疏松、加工廢是主 要的廢品因素，目前的生產(chǎn)工藝比較難解決，所以進(jìn)行缸套改進(jìn)是一種趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種既耐磨，又能減少?gòu)U品率的無缸套鋁合金發(fā)動(dòng) 機(jī)曲軸箱。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)提供一種無缸套鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)曲 軸箱，它包括箱體、氣缸體和活塞，所述氣缸體位于所述箱體右上端，所述活 塞位于氣缸體內(nèi)并與氣缸體內(nèi)壁滑動(dòng)配合，其要點(diǎn)是所述箱體和氣缸體用鋁 合金一體鑄造，所述鋁合金按如下重量百分比計(jì)組分及配比制得Sil1.55
13.25%， Cu2 3. 5%， FeO. 4 1. 05°/。， Zn《3%， MnO. 1 0. 35%, Sn《0. 1%， Mg《 0.25%， Pb《0. 20%， Ni《0.5%， CrO. 01 0. 15%，稀土《0. 1%，余量為A1。
4所述鋁合金的組分及其較佳重量百分比為Sil2 12.75%， Cu3. 1 3.5%， FeO. 7 1. 05%, Zn2. 1 3%， MnO. 25 0. 35%， Sn《0. 1%， MgO. 18 0. 25%， PbO. 10 0.20%， Ni3. 1 0. 4%， CrO. 01 0. 13%,稀土《0. 1%，余量為A1。采用傳統(tǒng)鑄造 鋁合金的方法制取。
加入Ni《0.5y。和Cr0.01 0. 15%，該兩種成分可以增加氣缸體的硬度；Si 11.55 13.25%此種成分可以提高氣缸體的耐磨性；Cu 2 3.5%可以增加氣缸體 時(shí)效后的硬度和延伸率；稀土可以改善氣缸體內(nèi)部的相關(guān)結(jié)晶和機(jī)械性能。
由于本發(fā)明在氣缸體內(nèi)沒有設(shè)置氣缸套，是在生產(chǎn)過程中直接采用鋁合金 將氣缸體和箱體一起壓鑄出來的，該鋁合金材料各項(xiàng)機(jī)械性能均優(yōu)于傳統(tǒng)鑄鐵 或鋼質(zhì)氣缸套，因此該氣缸體的各項(xiàng)性能指標(biāo)即可以滿足傳統(tǒng)的鑄鐵或鋼質(zhì)氣 缸套所起的耐磨等作用外，還避免了單獨(dú)生產(chǎn)鑄鐵或鋼質(zhì)缸套帶來的工藝及其 成本的增加。同時(shí)，氣缸體不帶缸套時(shí)在工作過程中的熱場(chǎng)更均勻；生產(chǎn)過程 中更易加工，氣缸體內(nèi)壁的光潔度更高，在工作過程中磨擦阻力更?。辉趯?duì)氣 缸體內(nèi)壁進(jìn)行珩磨時(shí)，珩磨出來的網(wǎng)紋更好，在氣缸體工作過程中機(jī)油潤(rùn)滑更 好；活塞在氣缸體內(nèi)往返運(yùn)動(dòng)過程，鋁合金比硼鈦鑄鐵合金的磨擦阻力更??； 不帶氣缸套比帶氣缸套氣缸體內(nèi)壁在工作過程中不易失圓，原因是不帶氣缸套 氣缸體的內(nèi)壁溫度場(chǎng)比較均勻，產(chǎn)生的熱應(yīng)力一致，氣缸體的內(nèi)壁在軸線上變 形較小，這樣氣缸體的內(nèi)壁的失圓就小。
由于活塞側(cè)向力的作用部分通過活塞環(huán)在一定環(huán)面上對(duì)氣缸體內(nèi)壁作用， 側(cè)面會(huì)使氣缸孔各部(周向和軸向上)的變形不均，再加上活塞自上而下的運(yùn) 動(dòng)過程，氣缸體內(nèi)壁氣體壓力不斷改變，活塞和氣缸體內(nèi)壁接觸位置不斷改變，所以工作過程中阻力大小、熱場(chǎng)均不均勻和氣缸體內(nèi)壁是否失圓對(duì)氣缸體內(nèi)壁 是否易拉缸有相當(dāng)大的影響。 本發(fā)明的效果
1、 不帶缸套氣缸體的生產(chǎn)工藝少；
2、 氣缸體不帶缸套同帶缸套氣缸體產(chǎn)品重量更輕670克以上；
3、 氣缸體不帶缸套比帶缸套氣缸體降低成本和能源，每件可節(jié)約5—6元;
4、 氣缸體不帶缸套比帶缸套氣缸體生產(chǎn)工藝得到改進(jìn)和提升刀具的消耗 相當(dāng)小噪聲小、環(huán)境灰塵小、設(shè)備的磨損小、組織均勻，沒有硬質(zhì)點(diǎn)加工過程 中不易失圓；
5、 氣缸體不帶缸套比帶缸套氣缸體散熱更好；
6、 氣缸體在工作過程中，氣缸體不帶缸套比帶缸套氣缸體更不易出現(xiàn)拉缸 現(xiàn)象；
7、 該無缸套鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱的鋁合金機(jī)械性能好，抗拉強(qiáng)度大于等于 260MP和屈服強(qiáng)度大于等于240MP，且耐磨性好，壽命長(zhǎng)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1中的氣缸體2的結(jié)構(gòu)示意圖。
上述附圖中各編號(hào)的意義是l.箱體，2.氣缸體，3.活塞。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。請(qǐng)參見圖1和圖2:所示的無缸套鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱，它是由箱體l、氣 缸體2和活塞3等部件組成，所述箱體1和氣缸體2用鋁合金一體鑄造成型，
且所述氣缸體2位于所述箱體1右上端，所述活塞3位于氣缸體2內(nèi)并與氣缸 體2內(nèi)壁滑動(dòng)配合，所述鋁合金的組分及其較佳重量百分比為Sil1.55 13.25°/。， Cu2 3. 5%， Fe0.4 1.05%， Zn《3%， MnO. 1 0. 35%， Sn《0. 1%， Mg《 0.25%， Pb《0. 20%， Ni《0. 5%， CrO. 01 0. 15%，稀土《0. 1%，余量為A1。
該鋁合金的組分及其較佳重量百分比為Sil2 12.75%， Cu3. 1 3.5%， FeO. 7 1. 05%， Zn2. 1 3%， MnO. 25 0. 35%， Sn《0. 1%， MgO. 18 0. 25%， PbO. 10 0.20%， Ni3. 1 0. 4%， CrO. 01 0. 13%,稀土《0. 1%，余量為A1。
本發(fā)明的實(shí)施例1:
熔煉先向熔煉爐中加入鋁合金廢料和鋁合金邊角料。然后加入鋁錠，待 鋁錠完全熔化，爐溫在72(TC 76(rC時(shí)，在熔煉爐中加入Mg、 Si、 Cu、 Fe、 Mn、 Zn、 Sn、 Ni、 Pb、 Cr和稀土，其中各成分的重量百分比為Sil2.4%， Cu2. 75%， FeO. 75%， Zn2%， MnO. 18%， SnO. 05%， MgO. 130/0， PbO, 15%, NiO. 3%， CrO. 13%， 稀土O. 1%，余量為Al。
精煉在溫度72(TC 76(TC之間，加精煉劑，充分?jǐn)嚢琛⑷ピ腔?，精?時(shí)間為40分鐘 60分鐘。
模具進(jìn)行壓鑄成型鑄造溫度為64(TC 66(TC，鑄造速度為60毫秒/分鐘。
人工時(shí)效將缸套鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱加熱到溫度為268'C 278'C進(jìn)行去 應(yīng)力退火，去除殘余應(yīng)力。
機(jī)加工采用專用設(shè)備和專用刀具對(duì)無缸套鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱進(jìn)行鏜孔 加工，使尺寸公差和幾何形狀達(dá)到要求。裝配在無缸套鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱中裝入曲軸、活塞等。 本發(fā)明的實(shí)施例2:
本發(fā)明的實(shí)施例2與實(shí)施例1相同，唯一不同之處是鋁合金中各成分的重 量百分比不一樣，實(shí)施例2中鋁合金各成分的重量百分比為Sill. 55%， Cu2%，
Fe0.4%， Znl%， MnO. 1%， SnO. 01%， MgO. 1%， PbO. 1%， NiO. 1%， CrO. 01%,稀土
0. 1%，余量為Al。
本發(fā)明的實(shí)施例3:
本發(fā)明的實(shí)施例3與實(shí)施例1相同，唯一不同之處是鋁合金中各成分的重 量百分比不一樣，實(shí)施例3中鋁合金各成分的重量百分比為Si 13. 25%，Cu3. 5%, Fel.05%， Zn3%， MnO, 35%， SnO. 1%， MgO. 25%， PbO.2%， NiO.3%， CrO. 05%,稀 土O. 1%，余量為Al。
本發(fā)明不帶缸套缸體與帶缸套氣缸體發(fā)動(dòng)機(jī)性能對(duì)比:
項(xiàng)目帶缸套氣缸體不帶缸套氣缸體
直徑X活塞行程(mm)65mmX50mm65mmX50mm
排量(CL)161161
功率(HP)3.53.6
轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)36003600
扭矩(FT—LBS)77.1
噪音(分貝)8565
排放歐II歐ni
本發(fā)明中鑄造鋁合金機(jī)械性能:
鋁合金
抗拉強(qiáng)度》260
屈服強(qiáng)度》240
布氏硬度/HB100—120 機(jī)加工后可達(dá)到210HB
8由于本發(fā)明采用特制鋁合金對(duì)氣缸體進(jìn)行鑄造，該氣缸體的各種性能指標(biāo) 都優(yōu)于硼鈦鑄鐵套，因此直接采用活塞位于氣缸體內(nèi)并與氣缸體內(nèi)壁滑動(dòng)配合， 既可解決現(xiàn)有鋁合金帶來的不耐磨等問題，還可解決硼鈦鑄鐵套帶來的廢品多、 成本高等問題。
權(quán)利要求
1、一種無缸套鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱，包括箱體(1)、氣缸體(2)和活塞(3)，所述氣缸體(2)位于所述箱體(1)右上端，所述活塞(3)位于氣缸體(2)內(nèi)并與氣缸體(2)內(nèi)壁滑動(dòng)配合，其特征在于所述箱體(1)和氣缸體(2)用鋁合金一體鑄造成型，所述鋁合金按如下重量百分比計(jì)組分及配比制得Si11.55～13.25％，Cu2～3.5％，F(xiàn)e0.4～1.05％，Zn≤3％，Mn0.1～0.35％，Sn≤0.1％，Mg≤0.25％，Pb≤0.20％，Ni≤0.5％，Cr0.01～0.15％，余量為Al。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無缸套鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱，其特征在于所述 鋁合金的組分及其較佳重量百分比為Sil2 12. 75%， Cu3. 1 3. 5%， FeO. 7 1. 05%， Zn2. 1 3%， MnO. 25 0. 35%, Sn《0. 1%， MgO. 18 0. 25%， PbO. 10 0. 20%， Ni3. 1 0. 4%， CrO. 01 0. 13%,余量為Al。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的無缸套鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱，其特征在于 所述的鑄造鋁合金材料按重量百分比還可以包括稀土《0. 1%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無缸套鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱，包括箱體、氣缸體和活塞，所述氣缸體位于所述箱體右上端，所述活塞位于氣缸體內(nèi)并與氣缸體內(nèi)壁滑動(dòng)配合，所述箱體和氣缸體用鋁合金一體鑄造成型，所述鋁合金按如下重量百分比計(jì)組分及配比制得Si11.55～13.25％，Cu2～3.5％，F(xiàn)e0.4～1.05％，Zn≤3％，Mn0.1～0.35％，Sn≤0.1％，Mg≤0.25％，Pb≤0.20％，Ni≤0.5％，Cr0.01～0.15％，稀土，余量為Al。該無缸套鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱的鋁合金機(jī)械性能好，抗拉強(qiáng)度大于等于260MP和屈服強(qiáng)度大于等于240MP且耐磨性好壽命長(zhǎng)，產(chǎn)品加工工藝更易，制造成本會(huì)更低。
文檔編號(hào)F02F7/00GK101539064SQ20091010355
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月8日
發(fā)明者丁吉全, 程福剛 申請(qǐng)人:重慶三華工業(yè)有限公司