一种新能源气缸套及其生产方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种新能源气缸套及其生产方法，以重量百分比计，所述气缸套的化学组成为：碳2.70~3.20%，硅1.60~2.10%，锰0.50~0.90%，磷0.20~0.50%，硫≤0.10%，铬0.20~0.50%，铜和镍的总量0.50~0.90%，钼0.20~0.60%，余量为铁。本发明专利技术所述新能源气缸套满足高爆压、高排放、低油耗的需求，适用于新能源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于气缸套制造
，具体涉及一种新能源气缸套及其生产方法。
技术介绍
能源紧缺和环境污染是人类面临的两大难题，人们迫切需要寻找代用燃料代替传统燃油，其中低污染的醇类和天然气等备受关注。甲醇密度与汽油相近，辛烷值较高，可提高压缩比改善经济性，而且甲醇含氧量较高，在缸内燃烧充分，有利于改善发动机排放。然而目前的气缸套状况无法满足高爆压、欧Ⅵ排放，低油耗的需求，因此亟待研发出一种适用于新能源的高效气缸套。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新能源气缸套及其生产方法，满足高爆压、高排放、低油耗的需求，适用于新能源。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种新能源气缸套，以重量百分比计，所述气缸套的化学组成为：碳2.70~3.20%，硅1.60~2.10%，锰0.50~0.90%，磷0.20~0.50%，硫≤0.10%，铬0.20~0.50%，铜和镍的总量0.50~0.90%（铜和镍可以选择任意配比，且铜或镍的用量均不能为零），钼0.20~0.60%，余量为铁。进一步地，所述气缸套包括上部的薄壁段和下部的厚壁段，所述薄壁段与厚壁段的连接处设有支撑肩台，厚壁段的底端设有连杆避让槽；所述气缸套结构采用中支撑设计，气缸套压装由所述薄壁段顶端从缸体孔下端逐步向上压入，薄壁段与缸体孔为过盈配合，厚壁段与缸体孔为间隙配合。上述新能源气缸套的生产工艺，包括铸造和机加工，其中铸造的生产步骤如下：（1）配料熔化，按比例取各原料并升温熔炼，温度为1500～1550℃，得熔融原料液；对所得熔融原料液的化学成分进行快速分析检测；（2）保温，将步骤（1）所得熔融原料液转移至保温炉进行保温，温度控制为1400～1470℃；（3）孕育，熔融原料液出炉前加入孕育剂进行孕育处理；（4）浇注，将经步骤（3）孕育后的熔融原料液浇注入多工位离心铸造设备中，浇注转速为1200～1300n/min，浇注模温为200~320℃，得气缸套毛坯件，出模后，放入铸件框中即可。所述机加工的生产步骤如下：（1）粗切、粗镗内孔、修车，去除外圆及内孔的2~3.5mm的加工余量；（2）550℃去应力退火至残余应力检测值≤15MPa（退火用时约2~3h）；（3）精镗内孔、粗珩内孔、半精车外圆；（4）400℃去应力退火2~3h；（5）粗珩内孔、半精车外圆、粗珩内孔、精车外圆、铣豁加工连杆避让槽、精珩内孔；其中粗珩内孔利用立式大河珩磨机，半精车外圆利用数控车床，精车外圆、铣豁利用高精度数控车床QTN250ⅡL/1000，精珩内孔利用德国进口格林珩磨机Z800-180，精磨拉网砂条GC200#，平顶砂条GC1200#，往复速度为10~20m/min，珩磨压力为8~20bar。具体地，所述孕育剂为硅锶孕育剂且加入量为熔融原料液重量的0.5%～0.75%。本专利技术的有益效果如下：本专利技术主要从材料、缸套结构、内孔表面纹理、以及尺寸精度四方面进行设计，既适用于新能源，又能够满足高爆压、高排放、低油耗的需求。（1）材料设计：所述材料为高性能磷合金铸铁，高性能磷合金铸铁是在普通合金灰铸铁材料基础上加入Mo、Cu、Ni等合金元素，同时提高P元素含量，形成的新的铸铁材料，材料中含有丰富的均匀网状分布的磷共晶，具有较高的耐磨、耐腐性能，可以解决因配装EGR等后处理系统引起缸孔的腐蚀磨损等问题。另外，材料中加入了Mo等合金元素，抗拉强度超过400MPa，硬度在270~350HB之间，能够满足爆发压力超过200bar的发动机；（2）气缸套结构设计：所述气缸套包括上部的薄壁段和下部的厚壁段，用以提高发动机散热速度，所述气缸套结构采用中支撑设计（所述薄壁段与厚壁段的连接处设有支撑肩台），以提高气缸套强度，厚壁段的底端设有连杆避让槽；在缸套下部带连杆避让槽，能有效改善连杆的运动空间；（3）内孔表面纹理设计：本专利技术细致的机加工过程，得到了符合要求的表面纹理设计。通常，气缸套内孔谐波幅值大，会造成活塞环与缸套内孔表面密封状态变差，引起发动机漏气量和油耗超差或不稳定；气缸套内孔出现明显的谐波，且幅值过大时，会造成缸套、活塞环接触面润滑油膜厚度不均匀，引起机械摩擦功增加，摩擦副寿命下降。本专利技术通过控制气缸套内孔的多棱形谐波幅值，可以有效改善发动机漏气量和油耗超差现象，提高缸套、活塞环接触面润滑油膜厚度均匀性，降低机械摩擦功，提高摩擦副寿命；而且气缸套内孔网纹微观化程度较高，对应于磨合期、正常工作期和安全储油期的内孔网纹结构参数分别为Rpk:≤0.2μm，Rk:0.2～0.4μm，Rvk:1.0～1.5μm，网纹均匀、油膜厚度薄而均匀，参与燃烧和被蒸发的油量较少，可以协助整机满足欧Ⅵ以上高排放要求，并且降低油耗，能使得活塞、活塞环和缸体孔的运行和耐久性发挥到最佳状态，对发动机的经济性能（燃油消耗、尾气和摩擦力）和寿命（汽缸和活塞环的磨损）有着至关重要的影响；（4）尺寸精度设计：气缸套内孔圆柱度0.006mm，且所述气缸套薄壁段各处壁厚差不大于0.04mm，厚壁段的各处壁厚差也不大于0.04mm，保证气缸套内、外圆一致性，以降低油耗，减弱了对发动机功率的不良影响并提高了排放水平。附图说明图1为本专利技术所述气缸套的金相照片；图2为本专利技术所述气缸套的立体结构图；图3为本专利技术所述气缸套的剖视结构图。具体实施方式为了使本专利技术的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作出进一步的说明，但所述实施例旨在解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制，实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。实施例1一种新能源气缸套，如图2和3所示，所述气缸套包括上部的薄壁段1和下部的厚壁段2，所述薄壁段1与厚壁段2的连接处设有支撑肩台3，厚壁段2的底端设有连杆避让槽4；所述气缸套结构采用中支撑设计，气缸套压装由所述薄壁段1顶端从缸体孔下端逐步向上压入，薄壁段1与缸体孔为过盈配合，厚壁段2与缸体孔为间隙配合。以重量百分比计，所述气缸套的化学组成为：碳2.70%，硅1.60%，锰0.50%，磷0.20%，硫0.05%，铬0.20%，铜0.20%，镍0.30%，钼0.20%，余量为铁。上述新能源气缸套的生产工艺，包括铸造和机加工，其中铸造的生产步骤如下：（1）配料熔化，按上述重量百分比取各原料并升温熔炼，温度为1500℃，得熔融原料液；对所得熔融原料液的化学成分进行快速分析检测；（2）保温，将步骤（1）所得熔融原料液转移至保温炉进行保温，温度控制为1400℃；（3）孕育，熔融原料液出炉前加入孕育剂进行孕育处理；所述孕育剂为硅锶孕育剂且加入量为熔融原料液重量的0.5%；（4）浇注，将经步骤（3）孕育后的熔融原料液浇注入多工位离心铸造设备中，浇注转速为1200n/min，浇注模温为200℃，得气缸套毛坯件，出模后，放入铸件框中即可。所述机加工的生产步骤如下：（1）粗切、粗镗内孔、修车，去除外圆及内孔的2~3.5mm的加工余量；（2）550℃去应力退火2h，残余应力检测值为12MPa；（3）精镗内孔、粗珩内孔、半精车外圆；（4）400℃去应力退火2h；（5）粗珩内孔、半精车外圆、粗珩内孔、精车外圆、铣豁加工连杆避让槽、精珩内孔；其中粗珩内孔利用立式大河本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新能源气缸套，其特征在于，以重量百分比计，所述气缸套的化学组成为：碳 2.70~3.20%，硅 1.60~2.10%，锰 0.50~0.90%，磷 0.20~0.50%，硫 ≤0.10%，铬 0.20~0.50%，铜和镍的总量 0.50~0.90%，钼 0.20~0.60%，余量为铁。

【技术特征摘要】
1.一种新能源气缸套，其特征在于，以重量百分比计，所述气缸套的化学组成为：碳2.70~3.20%，硅1.60~2.10%，锰0.50~0.90%，磷0.20~0.50%，硫≤0.10%，铬0.20~0.50%，铜和镍的总量0.50~0.90%，钼0.20~0.60%，余量为铁。2.根据权利要求1所述的新能源气缸套，其特征在于：所述气缸套包括上部的薄壁段和下部的厚壁段，所述薄壁段与厚壁段的连接处设有支撑肩台，厚壁段的底端设有连杆避让槽。3.权利要求1或2所述新能源气缸套的生产工艺，其特征在于，包括铸造和机加工，其中铸造的生产步骤如下：（1）配料熔化，按比例取各原料并升温熔炼，温度为1500～1550℃，得熔融原料液；（2）保温，将步骤（1）所得熔融原料液进行保温，温度控制为1400～1470℃；（3）孕育...

【专利技术属性】
技术研发人员：高广东，张红菊，王勇，王刚，
申请(专利权)人：中原内配集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41