專利名稱：一種內(nèi)燃機(jī)氣缸及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)，尤其涉及一種內(nèi)燃機(jī)氣缸及其制造方法。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)是作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的各類動(dòng)力機(jī)械的關(guān)鍵裝置，而內(nèi)燃機(jī)氣缸又是內(nèi)燃機(jī)的關(guān)鍵部件，如以內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力的鑿巖機(jī)其性能品質(zhì)的好壞在很大程度上取決 于氣缸的品質(zhì)和性能。對(duì)于內(nèi)燃鑿巖機(jī)，由于其氣缸缸體的材料結(jié)構(gòu)和制作工藝比較復(fù)雜， 制作工藝技術(shù)要求高、難度大。目前內(nèi)燃鑿巖機(jī)的氣缸主要采用鑄造HT300或HT200灰鐵 或硼鐵制作，這類材料制作的氣缸強(qiáng)度低、韌性差，工作時(shí)散熱性差，在較高工作溫度下耐 磨性能差，使用壽命短，而且體積、重量大。使用這類氣缸的鑿巖機(jī)工作性能不穩(wěn)定，動(dòng)力不 足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種內(nèi)燃機(jī)氣缸及其制 造方法，該內(nèi)燃機(jī)氣缸強(qiáng)度大，耐磨損，散熱性好，工作穩(wěn)定可靠，該制造方法工藝簡(jiǎn)單，技 術(shù)要求低，制造的氣缸體韌性好，耐磨，性能穩(wěn)定、可靠。本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)氣缸技術(shù)方案包括缸體，所述缸體由包括球墨蠕鐵、球鐵、和/或蠕 鐵的鐵材料構(gòu)成，亦或由包括球墨蠕鐵、球鐵、和/或蠕鐵的鐵材料的內(nèi)襯套與輕金屬合金 材料的外套體連接構(gòu)成。所述缸體由球墨蠕鐵、球鐵、和/或蠕鐵澆注加工構(gòu)成，所述缸體其澆注毛坯件金相組織為珠光體+鐵素體或珠光體+極少量的共晶體； 缸體的金相組織為回火索氏體，或者其基體為珠光體+鐵素體或索氏體、其表面為回火馬 氏體；亦或其基體為索氏體、或珠光體+鐵素體，其表面為相應(yīng)工藝的化合物層。所述缸體由位于相對(duì)內(nèi)、外側(cè)的內(nèi)襯套和外套體構(gòu)成，內(nèi)襯套由球墨蠕鐵、蠕鐵、 和/或球鐵材料構(gòu)成，所述外套體由包括鋁或鎂合金的輕金屬合金材料構(gòu)成；所述內(nèi)襯套 的金相組織為珠光體+極少量的共晶體，或者為素氏體，亦或?yàn)榛鼗鹚魇象w。本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)氣缸的制造方法包括缸體毛坯件的澆注成型及其加工制作，所述毛 坯件的澆注成型及其加工制作包括缸體毛坯件的澆注或缸體的內(nèi)襯套和外套體毛坯件的 澆注、及其缸體毛坯件的加工處理制作。所述缸體毛坯件的加工處理包括對(duì)澆注成型的缸體毛坯件在機(jī)加工工序前和/ 或機(jī)加工工序中對(duì)毛坯件進(jìn)行一次或若干次熱處理；所述毛坯件的澆注是將澆注口設(shè)置于 模具的對(duì)應(yīng)于缸體的端部位置進(jìn)行澆注。所述機(jī)加工工序中的缸體毛坯件的熱處理包括在對(duì)毛坯件進(jìn)行粗機(jī)加工后、精磨 機(jī)加工前進(jìn)行一次表面熱處理。所述缸體毛坯件的加工處理還包括對(duì)機(jī)加工工序完成后的缸體進(jìn)行表面化學(xué)熱處理。所述缸體毛坯件的澆注成型包括澆注時(shí)先在模殼內(nèi)預(yù)埋內(nèi)襯套后再進(jìn)行外套體 的澆注。所述缸體毛坯件的澆注為采用普通澆鑄、壓鑄、或蠟?zāi)＞T工藝進(jìn)行。本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)氣缸相對(duì)強(qiáng)度更高，韌性更好，耐磨損，散熱性好，工作穩(wěn)定可靠， 體積更小，重量更輕，用其制造的鑿巖機(jī)動(dòng)力強(qiáng)勁，長(zhǎng)期間運(yùn)行穩(wěn)定可靠。其制造方法制作的氣缸性能穩(wěn)定、可靠。


圖1本發(fā)明第一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2本發(fā)明第二種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明的氣缸實(shí)施例1如圖1所示，缸體1以及連接于缸體1的外壁的散熱片2，由球墨蠕鐵、球鐵、或蠕鐵材料一體式精鑄成型后經(jīng)機(jī)加工制成。本實(shí)施例的氣缸(缸體)毛坯件金相組織為珠光體+鐵素體或珠光體+極少量的 共晶體。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理制成的氣缸(缸體)產(chǎn)品的金相組織為回火索氏體；經(jīng)表面淬火制成 的氣缸(缸體)產(chǎn)品其基體為珠光體+鐵素體或索氏體，其表面為回火馬氏體；經(jīng)表面化學(xué) 熱處理的氣缸(缸體)產(chǎn)品其基體為索氏體、或珠光體+鐵素體，其表面為相應(yīng)工藝的化合物層。本發(fā)明的氣缸實(shí)施例2如圖2所示，在本實(shí)施例中，缸體1由位于內(nèi)側(cè)的大、小內(nèi) 襯套la、lb和相對(duì)外側(cè)的外套體Ic構(gòu)成，散熱片2連接于外套體Ic的外壁。大、小內(nèi)襯套 la、lb分別位于缸體內(nèi)側(cè)的與發(fā)動(dòng)機(jī)活塞和鑿巖機(jī)的沖擊活塞相配合工作的部位，作為氣 缸的工作面。大、小內(nèi)襯套la、lb由球墨蠕鐵、球鐵、或蠕鐵材料精鑄加工構(gòu)成，外套體lc、 散熱片3、及其缸體1的其余部分由鋁或鎂合金等輕質(zhì)合金材料一體式澆鑄或壓鑄亦或臘 模精鑄工藝澆注構(gòu)成。本實(shí)施例的內(nèi)襯套的金相組織為珠光體+極少量的共晶體，經(jīng)正火熱處理的其金 相組織為索氏體，經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理的其金相組織為回火索氏體。本發(fā)明的氣缸的制造方法實(shí)施例1其工藝流程或步驟包括氣缸圖樣設(shè)計(jì)、精鑄缸體毛坯件圖樣設(shè)計(jì)、精鑄模設(shè)計(jì)、 精鑄模制造、試模、澆注毛坯件、毛坯件幾何尺寸檢驗(yàn)、理化參數(shù)檢測(cè)、正火、退火或調(diào)質(zhì)熱 處理、機(jī)加工制成成品。在機(jī)加工過(guò)程中，粗機(jī)加工之后可進(jìn)行一次調(diào)質(zhì)或表面淬火，對(duì)精磨加工完成后 制作的缸體成品還可以進(jìn)行一次表面化學(xué)熱處理。理化參數(shù)檢測(cè)可根據(jù)需要在熱處理前、后分別進(jìn)行。本實(shí)施例是在模具的對(duì)應(yīng)于缸體的上端部或下端部位置開(kāi)設(shè)澆注口用球墨蠕鐵、 球鐵、或蠕鐵以直立式澆注的方式進(jìn)行一體式澆注制成缸體毛坯件，再對(duì)澆注成型的缸體 毛坯件進(jìn)行熱處理(可以采用常規(guī)熱處理)。熱處理的目就是為了使制作的氣缸達(dá)到所需 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于使用球墨蠕鐵、球鐵、或蠕鐵初期投產(chǎn)進(jìn)行首次澆注毛坯件時(shí)，要對(duì)澆注的缸 體毛坯件在機(jī)加工工序前先按氣缸的品質(zhì)要求進(jìn)行工藝技術(shù)參數(shù)檢測(cè)，工藝技術(shù)參數(shù)檢測(cè) 包括幾何尺寸的檢測(cè)和有關(guān)理化數(shù)據(jù)的測(cè)試，如金相組織結(jié)構(gòu)、石墨分布形態(tài)，以及強(qiáng)度、 硬度、延伸率、和斷面收縮率等參數(shù)的測(cè)試。當(dāng)不符合要求時(shí)，要對(duì)模具和澆注工藝進(jìn)行相 應(yīng)的調(diào)整，并在熱處理后進(jìn)行相關(guān)工藝技術(shù)參數(shù)檢測(cè)，合格后再進(jìn)行機(jī)加工制作。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果或所制作的氣缸的工藝要求，如氣缸的強(qiáng)度、硬度和耐腐蝕性等的 不同要求，可以在機(jī)加工過(guò)程中的精磨加工工序之前再插入一道表面熱處理(即表面淬火 處理)強(qiáng)化工序。以增加缸體的耐磨性和強(qiáng)度。對(duì)于經(jīng)整個(gè)機(jī)加工工序制作完成的氣缸成品，還可以根據(jù)需要再進(jìn)行一次表面化學(xué)熱處理，這樣可以進(jìn)一步提高氣缸的表面強(qiáng)度、硬度、耐磨性、和耐腐蝕性。在初期生產(chǎn)制成合格的氣缸后即可按初期生產(chǎn)的工藝方法進(jìn)行正式投產(chǎn)制造本發(fā)明的不同品質(zhì)要求的氣缸。本發(fā)明氣缸的制造方法實(shí)施例2本實(shí)施例中，缸體的外套體為由鋁或鎂合金鑄件，缸體的內(nèi)襯套為球墨蠕鐵、球 鐵、或蠕鐵鑄件。其制作過(guò)程為先用球墨蠕鐵、球鐵、或蠕鐵澆注制成內(nèi)襯套，后采用壓鑄或 蠟?zāi)＞T工藝進(jìn)行外套體的澆注。在澆注外套體時(shí)，先將內(nèi)襯套預(yù)先固定在模腔內(nèi)再用鋁 或鎂合金進(jìn)行壓鑄；采用蠟?zāi)＞T工藝時(shí)，先將內(nèi)襯套預(yù)埋于模殼內(nèi)再用鋁或鎂合金進(jìn)行 澆注。其余的相關(guān)制造工藝方法可與上述方法實(shí)施例1類同。本發(fā)明的制造方法的熱處理、表面化學(xué)熱處理等可以采用常規(guī)方法進(jìn)行。本發(fā)明的氣缸經(jīng)江西省機(jī)械科學(xué)研究所等單位檢測(cè)其抗拉強(qiáng)度大于450N/mm2，延 伸率> 6%、最高達(dá)17. 3%，鑄件毛坯體的硬度達(dá)到180-300HB，通過(guò)熱處理淬火硬度可達(dá) 到55-63HRC，經(jīng)表面淬火或表面化學(xué)熱處理其硬度可達(dá)720HV以上、最高可達(dá)980HV。不僅 可以大幅度提高耐磨性，還可改善機(jī)加工工藝性能及熱處理工藝性能。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的 氣缸，強(qiáng)度可提高一倍，韌性可提高十倍以上，耐磨性可提高2倍。由于材料品質(zhì)的提高，缸 體的主體部位壁厚可減薄10-30%，散熱片可減薄5-20%，散熱片體積可縮小5-20%。本發(fā)明氣缸實(shí)施例1的氣缸總重量可減輕8-20%，實(shí)施例2的氣缸總重量可減輕 30-50%。具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
一種內(nèi)燃機(jī)氣缸，包括缸體，其特征是所述缸體由包括球墨蠕鐵、球鐵、和/或蠕鐵的鐵材料構(gòu)成，亦或由包括球墨蠕鐵、球鐵、和/或蠕鐵的鐵材料的內(nèi)襯套與輕金屬合金材料的外套體連接構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)燃機(jī)氣缸，其特征是所述缸體由球墨蠕鐵、球鐵、和/或蠕鐵 澆注加工構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述內(nèi)燃機(jī)氣缸，其特征是所述缸體其澆注毛坯件金相組織為珠光 體+鐵素體或珠光體+極少量的共晶體；缸體的金相組織為回火索氏體，或者其基體為珠光 體+鐵素體或索氏體、其表面為回火馬氏體；亦或其基體為索氏體、或珠光體+鐵素體，其表 面為相應(yīng)工藝的化合物層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)燃機(jī)氣缸，其特征是所述缸體由位于相對(duì)內(nèi)、外側(cè)的內(nèi)襯套 和外套體構(gòu)成，內(nèi)襯套由球墨蠕鐵、蠕鐵、和/或球鐵材料構(gòu)成，所述外套體由包括鋁或鎂 合金的輕金屬合金材料構(gòu)成；所述內(nèi)襯套的金相組織為珠光體+極少量的共晶體，或者為 索氏體，亦或?yàn)榛鼗鹚魇象w。
5.一種制造權(quán)利要求1所述內(nèi)燃機(jī)氣缸的方法，包括缸體毛坯件的澆注成型及其加工 制作，其特征是所述毛坯件的澆注成型及其加工制作包括缸體毛坯件的澆注或缸體的內(nèi)襯 套和外套體毛坯件的澆注、及其缸體毛坯件的加工處理制作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述內(nèi)燃機(jī)氣缸的制造方法，其特征是所述缸體毛坯件的加工處理 包括對(duì)澆注成型的缸體毛坯件在機(jī)加工工序前和/或機(jī)加工工序中對(duì)毛坯件進(jìn)行一次或 若干次熱處理；所述毛坯件的澆注是將澆注口設(shè)置于模具的對(duì)應(yīng)于缸體的端部位置進(jìn)行澆 注。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述內(nèi)燃機(jī)氣缸的制造方法，其特征是所述機(jī)加工工序中的缸體毛 坯件的熱處理包括在對(duì)毛坯件進(jìn)行粗機(jī)加工后、精磨機(jī)加工前進(jìn)行一次表面熱處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述內(nèi)燃機(jī)氣缸的制造方法，其特征是所述缸體毛坯件的加工 處理還包括對(duì)機(jī)加工工序完成后的缸體進(jìn)行表面化學(xué)熱處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述內(nèi)燃機(jī)氣缸的制造方法，其特征是所述缸體毛坯件的澆注 成型包括澆注時(shí)先在模殼內(nèi)預(yù)埋內(nèi)襯套后再進(jìn)行外套體的澆注。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述內(nèi)燃機(jī)氣缸的制造方法，其特征是所述缸體毛坯件的澆注為 采用普通澆鑄、壓鑄、或蠟?zāi)＞T工藝進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種強(qiáng)度更高、耐磨損、散熱性好的內(nèi)燃機(jī)氣缸，及其工藝技術(shù)要求低、制造的氣缸韌性好、性能穩(wěn)定可靠的制造方法。該內(nèi)燃機(jī)氣缸包括缸體，所述缸體由球墨蠕鐵材料澆注加工構(gòu)成。該制造方法包括缸體毛坯件的澆注、熱處理、機(jī)加工制作為成品、及其對(duì)制作的成品進(jìn)行表面化學(xué)熱處理制成所需氣缸。
文檔編號(hào)F02F1/00GK101846009SQ20101015168
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者黃婷婷, 黃宇, 黃德發(fā) 申請(qǐng)人:黃宇