一種改進的發(fā)動機缸體及其制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種改進的發(fā)動機缸體及其制造工藝，所述改進的發(fā)動機缸體包括缸體本體，缸體本體上設有氣缸孔，每個氣缸孔的內(nèi)壁均設有耐磨層；所述耐磨層采用鑄鐵涂層。所述改進的發(fā)動機缸體的制造工藝包括：鑄造發(fā)動機缸體毛坯及加工定位基準、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)明所述一種改進的發(fā)動機缸體的優(yōu)越效果在于：在氣缸體的內(nèi)壁設置耐磨層，不僅解決了現(xiàn)有技術中氣缸體與襯套由于材質(zhì)不同燃燒時熱膨脹率不統(tǒng)一的問題，有效減小了發(fā)動機氣缸孔的熱變形量，同時提高了發(fā)動機缸體的制造精度，延長了使用壽命；其制造工藝簡單、安全可靠，具有廣闊的前景。
【專利說明】
一種改進的發(fā)動機缸體及其制造工藝
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及汽車發(fā)動機制造技術領域，具體涉及一種改進的發(fā)動機缸體及其制造 工藝。
【背景技術】
[0002] 目前，汽車發(fā)動機缸體的缸筒內(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、結構簡單、加工方便。濕缸套直接接觸冷卻水，所以有利于發(fā)動機的冷卻，有 利于發(fā)動機的小型輕量化。選擇好的缸套，是保證發(fā)動機正常使用的前提，如果缸套外表 面不能與機體缸套孔內(nèi)表面貼合，將影響缸套的傳熱，導致缸套、活塞、活塞環(huán)熱負荷增高， 而這種情況用水溫表測溫又反映不了缸套得真實溫度，因此將加快活塞環(huán)槽機油的積碳和 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，早期竄機油現(xiàn)象將不 可避免發(fā)生；而現(xiàn)有技術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，加工量大，材料利用率低，且在加工時需要將鑄鐵缸套直接鑄造在發(fā)動機缸體毛坯 中，再通過機械加工工序達到設計要求的技術指標；冶金缸套則需專用設備生產(chǎn)，成本高； 不銹鋼缸套則加工時余料較多，材料利用率低。
[0003] 另外，鋁制發(fā)動機缸體內(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) 動機缸體毛坯。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)動機缸體零件。由 于鑄鐵或鋼質(zhì)襯套在鑄造時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)動機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，且變形趨勢及程度無法確定及定量。
[0004] 發(fā)動機氣缸孔的變形對發(fā)動機性能方面有著重大的影響。氣缸孔變形大的發(fā)動 機，由于活塞環(huán)不能很好密封，機油容易竄入燃燒室熱解裂化產(chǎn)生顆粒，導致其顆粒排放 水平差，不能滿足國家對顆粒排放的規(guī)定；并且燃燒室燃氣容易竄入曲軸箱，做功的燃氣 泄漏會導致燃油消耗率不理想。缸孔變形差的發(fā)動機達不到排放升級的目的，當面臨國家 排放強制法規(guī)生效后，這些氣缸孔不合格的發(fā)動機就面臨淘汰的命運，會對企業(yè)造成重大 損失?？煽啃苑矫妫簹飧卓鬃冃未蟮陌l(fā)動機容易耗機油、竄氣及磨損缸套，導致新品開發(fā) 進度慢及批產(chǎn)投放市場后三包維護費用大；當機體和缸孔變形量超過設定變形值，將會導 致氣缸蓋墊片密封失效，漏水漏氣等故障。
[0005] 公開號為CN102359419A的中國專利公開了一種具有內(nèi)襯套的發(fā)動機氣缸套，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有錐環(huán)體內(nèi)表面，在 所述內(nèi)襯套上部設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)動機氣缸套的套體 和內(nèi)襯套在溫度發(fā)生變化時，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)動機的要求，尤其是對強度、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)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種改進的發(fā)動機缸體及其制 造工藝。
[0008] 本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
[0009] -種改進的發(fā)動機缸體，包括缸體本體，缸體本體上設有氣缸孔，氣缸孔的內(nèi)壁設 有耐磨層；所述耐磨層采用鑄鐵涂層。
[0010] 所述的技術方案優(yōu)選為，所述氣缸孔的內(nèi)壁與耐磨層之間設有鎳涂層，所述鎳涂 層包括沿缸體本體由內(nèi)向外依次設置的內(nèi)鎳涂層、中鎳涂層和外鎳涂層。
[0011] 所述的技術方案優(yōu)選為，所述內(nèi)鎳涂層與中鎳涂層之間設有銅涂層。
[0012] 所述的技術方案優(yōu)選為，所述中鎳涂層與外鎳涂層之間設有銅涂層。
[0013] 所述的技術方案優(yōu)選為，所述鑄鐵涂層的厚度為lmm-2mm。
[0014] 所述的技術方案優(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)明所述一種改進的發(fā)動機缸體的制造工藝，至少包括以下步驟：
[0019] 第一步：鑄造發(fā)動機缸體毛坯，采用機床在毛坯上加工定位面及定位基準孔。
[0020] 第二步：以定位面及定位基準孔固定發(fā)動機缸體毛坯，采用機床加工氣缸孔得到 缸體主殼體。所述氣缸孔的位置度為命0?機1111|1。
[0021] 第三步：對缸體主殼體的內(nèi)部組織結構進行穩(wěn)定化熱處理。
[0022] 第四步：對缸體主殼體的內(nèi)壁進行毛化處理，清洗缸體主殼體、同時去除氣缸孔內(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：采用機床對上述缸體主殼體的氣缸孔進行鍵孔，對所述缸體主殼體噴涂 防銹蝕油脂。所述鏜孔工序根據(jù)實際情況留余量分工步進行加工。
[0025] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所述一種改進的發(fā)動機缸體的優(yōu)越效果在于：在氣缸體 的內(nèi)壁設置耐磨層，不僅解決了現(xiàn)有技術中氣缸體與襯套由于材質(zhì)不同燃燒時熱膨脹率不 一致的問題，有效減小了發(fā)動機氣缸孔的熱變形量，同時提高了發(fā)動機缸體的制造精度，延 長了使用壽命；其制造工藝簡單、安全可靠，具有廣闊的前景。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明改進的發(fā)動機缸體第一實施例剖面示意圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明改進的發(fā)動機缸體第二實施例剖面示意圖；
[0028] 圖3為圖2中I部放大結構示意圖。
[0029] 附圖標識如下：
[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。
【具體實施方式】
[0031] 下面結合附圖對本發(fā)明【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0032] 實施例1
[0033] 如圖1所示，本發(fā)明所述一種改進的發(fā)動機缸體，包括缸體本體1，缸體本體1上 設有氣缸孔2,氣缸孔2的內(nèi)壁設有耐磨層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)實際需求設置，如設為四個。 本發(fā)明設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，采用現(xiàn)有成熟的等離子噴涂技術，在經(jīng)過粗加工的發(fā)動機缸體的 氣缸孔2的內(nèi)表面噴涂的鑄鐵涂層，獲得復合有均勻厚度鑄鐵涂層的發(fā)動機缸體。 特別適用于鑄鋁發(fā)動機的生產(chǎn)制造，如在鑄鋁發(fā)動機氣缸孔的內(nèi)壁噴涂鑄鐵涂層，有效地 提高了鑄鋁發(fā)動機基體與鑄鐵涂層的結合強度，減小了現(xiàn)有的鑄鋁發(fā)動機基體與鑄鐵襯套 在燃燒后熱膨脹率不一致帶來的熱變形量。
[0035] 本發(fā)明所述一種改進的發(fā)動機缸體的制造工藝，具體包括如下步驟：
[0036] 第一步：鑄造發(fā)動機缸體毛坯，并采用機床在毛坯上加工定位面及定位基準孔。所 述機床如德馬吉DMC1035。
[0037] 第二步：以定位面及定位基準孔固定鑄鋁毛坯，采用機床加工四個氣缸孔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；由于機械加工的精度遠遠 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：對缸體主殼體的內(nèi)部組織結構進行穩(wěn)定化熱處理。
[0039] 第四步：對缸體主殼體的內(nèi)壁進行毛化處理，同時清洗缸體主殼體、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進行噴涂操作。此時缸體主殼體的直徑 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缸體主殼體的氣 缸孔進行噴涂。
[0041] 第六步：采用機床對上述缸體主殼體的氣缸孔2進行鏜孔，得到Φ 80. 00±0. 02mm 的氣缸孔2,對缸體主殼體噴涂防銹蝕油脂。
[0042] 另外，鏜孔工序根據(jù)實際情況分工步進行加工，如先將Φ 79. 00±0. 05mm的氣缸 孔2加工至Φ 79. 90±0· 05謹，單邊留加工余量0.05謹；然后精鏜孔至Φ 80. 00±0· 02謹。 所述機床如采用德馬吉DMU60P。
[0043] 如在上述第六步鏜孔后得到氣缸孔2達不到設計要求，根據(jù)實際情況采用珩磨機 對氣缸孔2進行珩磨，直到符合設計尺寸。
[0044] 實施例2
[0045] 如圖2、3所示，本發(fā)明改進的發(fā)動機缸體還提供第二實施例，與實施例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之間設有銅涂層13,且所述中鎳涂層122與外 鎳涂層123之間設有銅涂層13。
[0047] 進一步地，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] 本實施例2中采用鑄鐵涂層與鎳涂層12復合的方式，進一步提高了氣缸孔2內(nèi)壁 的耐磨性，延長了使用壽命。
[0050] 本實施例2所述的發(fā)動機缸體制造工藝與實施例1的制造工藝相同，需經(jīng)過多次 噴涂工序完成。
[0051] 本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不背離本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領域技 術人員可以想到的任何變形、改進、替換均落入本發(fā)明的范圍。
【主權項】
1. 一種改進的發(fā)動機缸體，包括缸體本體，缸體本體上設有氣缸孔，其特征在于，氣缸 孔的內(nèi)壁設有耐磨層；所述耐磨層采用鑄鐵涂層。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種改進的發(fā)動機缸體，其特征在于，所述氣缸孔的內(nèi)壁與 耐磨層之間設有鎳涂層，所述鎳涂層包括沿缸體本體由內(nèi)向外依次設置的內(nèi)鎳涂層、中鎳 涂層和外鎳涂層。3. 根據(jù)權利要求2所述的一種改進的發(fā)動機缸體，其特征在于，所述內(nèi)鎳涂層與中鎳 涂層之間設有銅涂層。4. 根據(jù)權利要求2所述的一種改進的發(fā)動機缸體，其特征在于，所述中鎳涂層與外鎳 涂層之間設有銅涂層。5. 根據(jù)權利要求1所述的一種改進的發(fā)動機缸體，其特征在于，所述鑄鐵涂層的厚度 為 lmm-2mm〇6. 根據(jù)權利要求2所述的一種改進的發(fā)動機缸體，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)權利要求2所述的一種改進的發(fā)動機缸體，其特征在于，所述中鎳涂層的厚度 為 0_ 2mm-〇. 3mm。8. 根據(jù)權利要求2所述的一種改進的發(fā)動機缸體，其特征在于，所述外鎳涂層的厚度 為 0· 15mm-〇. 2mm〇9. 根據(jù)權利要求3或4所述的一種改進的發(fā)動機缸體，其特征在于，所述銅涂層的厚度 為 0· 005mm-0. 1mm。10. -種改進的發(fā)動機缸體的制造工藝，其特征在于，至少包括以下步驟： 第一步：鑄造發(fā)動機缸體毛坯，采用機床在毛坯上加工定位面及定位基準孔； 第二步：以定位面及定位基準孔固定發(fā)動機缸體毛坯，采用機床加工氣缸孔得到缸體 主殼體； 第三步：對缸體主殼體的內(nèi)部組織結構進行穩(wěn)定化熱處理； 第四步：對缸體主殼體的內(nèi)壁進行毛化處理，清洗缸體主殼體、同時去除氣缸孔內(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：采用機床對上述缸體主殼體的氣缸孔進行鏜孔，對所述缸體主殼體噴涂防銹 蝕油脂。
【文檔編號】B32B15/01GK105986919SQ201510041935
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月28日
【發(fā)明人】代衛(wèi)東
【申請人】代衛(wèi)東