再制造已用汽缸衬套的方法以及掩模和已用汽缸衬套组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及再制造领域，更具体而言，涉及将残留压缩应力恢复至已用汽缸衬套中的疲劳敏感圆角。
【背景技术】
[0002]汽缸衬套已经在内燃机中应用多年。不是由发动机缸体直接限定汽缸孔，而是发动机缸体可以配备多个汽缸衬套，每个汽缸衬套限定用于接纳活塞的汽缸孔。汽缸衬套通常可以拆卸，使得当发动机维修或重新装配时，可以将汽缸衬套从发动机缸体取出，并用新的汽缸衬套更换。典型的内燃机中的运行状况非常苛刻，汽缸衬套遭受极端温度、压力以及这些变量的相对大幅摆动。由于这些原因，通常从发动机拆除因磨损或变形脱离原始规格而导致其停止使用的汽缸衬套。在一些情况下，汽缸衬套可以因诸如破裂等原因导致受损，且一直以来，标准的操作就是报废所有汽缸衬套而不是尝试维修和/或再使用它们。
[0003]因各种原因，在最近几年中，已经在众多商业领域，尤其是在发动机维修和再制造领域重视部件和材料的再使用。由于各种行政要求或这些要求和其它因素的组合，再使用背后的动机可能是经济、技术的原因。在性质上旨在用作可更换部件一些部件的情况下，汽缸衬套作为一个实例，影响再使用可行性的各种交叉关联因素还没有联合，且/或实际执行再使用操作的技术知识还不存在。在再制造领域，在考虑恢复使用再使用的部件之前，通常必须使其做好准备以让其保持与新部件同样良好或比新部件更好的状态。再制造工程师和技术人员通常将新部件用的规格印刷品或其它来源作为再制造部件恢复使用的标准。即使当理论上因素联合使得一些部件的再制造和再使用经济可行，但满足原始规格的挑战会使再制造和再使用表现得不可能或不切实际。使这些挑战更加困难的是普遍缺乏对故障模式以及诸如运行中各种部件经受的磨损、应力、应变等现象的理解。与汽缸盖接缝相关的一种已知发动机修复策略已经在发明人为Bock的共同拥有的美国专利第5，575251号中教示，但不是涉及维修汽缸衬套本身。
【发明内容】
[0004]在一方面，为内燃机再制造已用汽缸衬套的方法包括接纳具有通过在内燃机中工作来缓解残留压缩应力的圆角并且具有不均匀轮廓的已用汽缸衬套。圆角在疲劳敏感位置上围绕汽缸衬套的中心轴线周向延伸，且邻接径向突出的汽缸衬套法兰。所述方法还包括压缩形成圆角的汽缸衬套的材料衬底，使得通过材料衬底的塑性变形来重新成形圆角的不均匀轮廓。所述方法又包括通过塑性变形至少部分地将残留压缩应力恢复至圆角。
[0005]在另一方面，处理内燃机汽缸衬套的方法包括接纳一组已用汽缸衬套，每个汽缸衬套具有通过在内燃机中工作来缓解残留压缩应力的疲劳敏感圆角，以及将所述组已用汽缸衬套分成用于再制造的第一子集来满足圆角可恢复性标准，且分成第二子集。所述方法还包括压缩形成第一子集的每个汽缸衬套中的圆角的材料衬底，使得通过相应材料衬底的塑性变形来重新成形圆角以恢复其中的残留压缩应力。所述方法又包括在恢复残留压缩应力后将已用汽缸衬套转送至库存，以便在内燃机中恢复使用。
[0006]在又一方面，在再制造过程中用于加工已用汽缸衬套的掩模和已用汽缸衬套组件包括具有由材料衬底形成的细长衬套体的已用汽缸衬套，该细长衬套体限定纵向中心轴线，且具有内衬套表面，外衬套表面和径向突出法兰。细长衬套体还包括在邻接径向突出法兰的疲劳敏感位置上围绕中心轴线周向延伸的圆角。圆角通过在内燃机中工作来缓解残留压缩应力，且具有不均匀轮廓，使得圆角不适合通过辊抛光恢复残留压缩应力。组件还包括附接到细长衬套体且遮蔽圆角的第一轴向侧上的外衬套表面的第一轴向段以及圆角的第二轴向侧上的外衬套表面的第二轴向段的可拆除掩模，使得形成圆角的材料衬底暴露，以施加压缩力来恢复残留压缩应力。
【附图说明】
[0007]图1是根据一个实施例用于再制造的处于拆卸阶段的内燃机的局部剖面侧视图，并包括细部放大图；
[0008]图2是从图1所示的发动机中移除的汽缸衬套的部分的局部剖面侧视图，并包括细部放大图；
[0009]图3是根据一个实施例的处于加工阶段的掩模和已用汽缸衬套组件的局部剖面侧视图，并包括细部放大图；及
[0010]图4是根据一个实施例用于移入缸组库存的汽缸衬套加工的示意图。
【具体实施方式】
[0011]参照图1，示出了处于局部拆卸状态的发动机10，其为准备再制造时拆除情况下可能出现的状态。发动机10包括汽缸体12和所示与汽缸体12分离的汽缸盖14。在许多情况中，发动机10可包括直喷式压缩点火发动机，但是本发明并不因此受限于此。所示位于汽缸体12中的是一组汽缸衬套20、120和220。所述组汽缸衬套可在仍位于汽缸体12的再制造设备处被接纳，但可从汽缸体12拆卸并作为松散单元来接纳用于加工。所述组中的每一个汽缸衬套是所谓的顶部支撑汽缸衬套，每一个都具有限定纵向中心轴线的伸长衬套主体。图1中，某些特征相对于汽缸衬套20标出，而其它特征相对于汽缸衬套120更详细地标出并示出。在从发动机中移除不再使用，组中接纳用于制造的所有汽缸衬套可具有相同设计，并且因此，本文对所述组中的一个汽缸衬套的特征描述应理解为适用于所述组中的其它汽缸衬套，除非另有指明。衬套20的伸长衬套主体在图1中通过附图标记22示出，并限定在第一轴端30和第二轴端32之间延伸的中心轴线28。汽缸衬套20还包括内衬套表面24和外衬套表面26，每一个都在第一轴端30和第二轴端32之间延伸，并通常呈圆柱形，与本领域技术人员了解的与汽缸体12的冷却、汽缸体12内的汽缸衬套安装及定位相关的外衬套表面26的各种特征脱离。从以下描述中将显而易见，本发明考虑了加工和再制造汽缸衬套的独特策略，用于将已用汽缸衬套重新使用在内燃机中。
[0012]如上所述，每一个汽缸衬套20、120和220可以是顶部支撑汽缸衬套。为此目的，汽缸衬套20包括位于汽缸体12顶部的径向突出法兰34。圆周裙部40与径向突出法兰34轴向地间隔开，并可具有与汽缸体12相对紧密的间隙，用于以所需的方式放置定位汽缸衬套20。一个或多个间隔件16可位于汽缸体12上，在径向突出法兰34的外侧，且一个或多个常规汽缸盖垫圈18可位于间隔件16上，以使得当汽缸盖14位于并夹在汽缸体12上时，垫圈18形成常规燃烧密封。汽缸盖14对汽缸体12的相对高的夹紧负荷倾向于挤压位于二者之间的径向突出法兰34。与发动机10在运行中的热循环、温度极限和其它相对苛刻的操作条件结合的这些高加紧负荷可使得径向突出法兰34遭受疲劳诱导情况。相应地，径向突出法兰34，且更具体地形成汽缸衬套的材料衬底23，可以被认为是疲劳敏感，尤其是在本文将进一步论述的法兰34与衬套主体22的其余部分邻接的区域。汽缸衬套20的其它部分可以认为是疲劳不敏感，例如更靠近第二轴端32且在使用期间不容易遭受此种苛刻条件影响的外衬套表面26上的各种几何形状和表面特征。
[0013]衬套120的某些特征在图1中更详细地放大示出，包括径向突出法兰134、填料带槽144和圆角142，圆角142在邻接径向突出法兰134的疲劳敏感位置处围绕汽缸衬套120的中心轴线周向延伸。填料带41位于槽144内，并可以是弹性密封件。当被接纳用于加工和再制造时，汽缸衬套组中的一些构件可适合用于再制造，而其它的可能不适合。汽缸衬套120是在内燃机中使用而受损使得其不适合再制造的汽缸衬套的一个实例。具体地说，裂纹143，在该处材料衬底已经导致延伸通过圆角142。虽然未详细示出，但汽缸衬套20和潜在汽缸衬套220可以假定已经具有无裂纹的圆角。因此，根据本发明的汽缸衬套的早期加工阶段可包括将一组已用汽缸衬套分成第一子组用于再制造来满足圆角可恢复性标准，以及第二子组。一旦从汽缸体12中提取出，汽缸衬套20、120和220可被转送