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_2

文档序号:9582846阅读:来源:国知局
至检测阶段46,在该阶段,它们经过肉眼或机器检测以确定所述组中哪些汽缸衬套满足圆角可恢复性标准。在一种切实可行的实施策略中,圆角可恢复性标准可能缺少各个汽缸衬套的圆角中肉眼观察到的可能未放大的裂纹,但也可能潜在地处于预定的放大水平,比如10X。具有裂纹圆角的汽缸衬套可以从检测阶段46转至另一阶段49用于进一步检测、评估或测试,或仅用于报废。具有无裂纹圆角的汽缸衬套可以从检测阶段46转至再制造阶段48。
[0014]可设想的是,是否存在裂纹是用于将可修复汽缸衬套与不可修复或仅无法实施修复的汽缸衬套进行分类的一个有利标准。在其它情况中,汽缸衬套可具有无裂纹圆角,但出于其它原因不适于将圆角恢复至与新的一样好或比新的更好的规格,且因此以可选方式再制造或报废。例如,在使用过程中,在一些情况中,汽缸衬套可变形或磨损使得它们不再圆,或有可能被切削、腐蚀或带有凹坑。取决于这种特性的程度以及它们的类型,这类汽缸衬套可能不被认为可进行再制造,且当这种特性与以本文进一步讨论的方式实际地恢复圆角的能力相关,可以说它们未能满足圆角可恢复性标准。由内衬套表面限定的汽缸孔的偏移,或径向突出法兰、裙部的偏移,或以某些方式从特定圆形偏离的其它特征可进行进一步的加工以恢复圆角,但其困难、不可能或太过昂贵且因此不满足标准。与汽缸衬套的可再制造性相关且因此用作分类已用汽缸衬套的基础的进一步的标准对本领域技术人员是显而易见的。
[0015]如上所讨论,内燃机中的苛刻操作条件以及符合本发明再制造策略的汽缸衬套的设计反映出了汽缸衬套疲劳敏感的某些特征。在预期使用过程中的疲劳诱导状况中,本文所设想的汽缸衬套上的圆角通常被预加应力,向形成圆角的汽缸衬套的材料衬底施加残留压缩应力,延长其预期的使用寿命。然而,在汽缸衬套在内燃机的使用寿命期间,残留压缩应力可能部分或可能甚至完全耗散,这取决于使用条件和持续时间。由于这个原因,当已用汽缸衬套在发动机中使用之后被接纳时,它们的圆角通常从在最初制造过程中施加的至少一些残留压缩应力缓解出。本文对恢复圆角的描述因此可被理解为包括将残留压缩应力恢复至圆角。本领域的技术人员因此将理解的是,有裂纹圆角,诸如汽缸衬套120中的圆角142可被认为不可能或至少不切实际地用于残留压缩应力的恢复。
[0016]现在还参照图2,示出了汽缸衬套20,且通过细部放大图包括附加特征。在左细部放大图中,可看到法兰34的截面图且示出其相对侧上的密封面36和发动机缸体面38。邻接法兰34是从法兰34过渡到填料带槽44的圆角42,使得填料带44的一部分由圆角42限定,且一部分由裙部36限定。如上所讨论,在最初制造过程中,残留压缩应力通常已被施加到形成圆角42的材料衬底23。为此目的可使用辊抛光,且圆角42中的辊抛光槽54仍可能是明显的。预辊压轮廓50也在左细部放大图中以虚线示出,且大体示出在最初制造过程中施加残留压缩应力之前圆角42的轮廓可能是什么样。后辊压轮廓52也被示出,且大体示出在辊抛光之后圆角42的轮廓可能是什么样。也如上所述,经由辊抛光而施加的残留压缩应力可通过在内燃机中使用的方式被全部或部分缓解。相应地,左细部放大图中以实线示出的圆角42的实际轮廓大体在轮廓50和轮廓52之间。因此将理解的是,至少在某些情况中,残留压缩应力的缓解可预期改变圆角42的轮廓且允许材料衬底23向外变形。本领域技术人员将理解塑性变形以及弹性变形之间的互相作用,其造成预加应力过程中残留压缩应力的施加,以及在某些条件下它随时间的耗散。
[0017]在图2的右侧细节放大图中,圆角42以和左侧细节放大图相同的剖面平面示出。应该注意圆角42的轮廓在上述两个细节放大图中是不同的。因此圆角42可以被理解为具有不均匀轮廓,特别是围绕中心轴线28旋转的周向不均匀轮廓。因此,尽管剖面平面穿过中心轴线28,但表现出的是不同的,根据截面平面,圆角42可具有围绕中心轴线28周向不同的轮廓。在所示实施例中,旋转轮廓在辊抛光槽54中具有不均匀的表面轮廓,并且在右侧细节放大图中,示出了呈突出部56形式的缺陷。缺陷56可以围绕圆角42周向延伸一定距离,但不是完全公转,这就呈现出周向不均匀的旋转轮廓。缺陷56是由不均匀性造成的,具体是由于材料衬底23在内燃机中作用时不均匀地疲劳所造成的,但也可能是现有辊抛光工序造成的缺陷,或者是由两者共同造成的。不管缺陷56的起因,或者任何其它导致圆角42轮廓不均匀性的其它缺陷,都已经发现,这种不均匀性使得圆角42不适合再乳。理解该原理的另一种方式是初始制造造成的材料衬底23几何形状或材料特性上的不均匀性,运行中的疲劳,或者二者,将通过额外辊抛光的方式,使得恢复圆角42的残留压缩应力是不可能的或者至少是不切实际的。如下文进一步所述,本发明通过实施压缩材料衬底23来将残余压缩应力恢复到圆角42的可选策略来进一步说明该发现。
[0018]工业实用性
[0019]现在同样参照图3,示出在再制造过程中,用于加工已用汽缸衬套20的掩模和已用汽缸衬套组件90。组件90包括已用汽缸衬套20,及附接到衬套主体22上的可拆除掩模70。掩模70可具有第一掩模件72和第二掩模件74。掩模件72和74中的每个可以包括合适的模制掩模,或者遮蔽带材。在所示情况中,掩模件72附接至圆角42的第一轴向侧上的法兰34。掩模件74连接附接至圆角42的第二轴向侧上的衬套主体22,使得材料衬底23暴露用于施加压缩力来将残余压缩应力恢复到圆角42。掩模件72和74因此可以理解成分别用来遮掩外衬套表面26的第一轴向段和第二轴向段,并且填料带槽44暴露。
[0020]图3中还示出喷丸装置60,其可以表现出朝向圆角42发射喷射锥62的喷丸来压缩材料衬底23。在实际实施策略中,喷射锥62限定出压缩力施加到材料衬底23的力向64。设定喷丸期间喷丸的延伸特性,将了解外表面26的表面积通常比需要进行喷丸的圆角42大,但圆角42是主要目标。掩模70将保护被遮掩区域免受喷丸污染和/或处理。在所示的实施例中,填料带槽44全部或基本全部被喷丸,并且,压缩力在力向64上均匀地施加在材料衬底23上。径向突出裙部40,或者至少是形成槽44 一部分的部分,也可被喷丸。力向64可以相对于中心轴线28倾斜,并且在一种切实可行的实施策略中,力向64可以取向成与中心轴线成大约45度的角58,和与发动机缸体面38成45度的角66。通过喷丸施加的压缩力可以围绕中心轴线28均匀地施加。因此,人们很容易观察到旋转组件90围绕轴线28至少完整一圈,或者运动装置60围绕轴线28至少完整一圈,使得压缩力均匀施加。
[0021]将会想到,在发动机中使用后的圆角42轮廓通常在最初制造的预辊压轮廓与最初制造的后辊压轮廓之间。在图3的细部放大图中,示出了预冷锻成型轮廓57,其与图2中实线示出的实际轮廓大致相同。在图3的细部放大图中还示出了后冷锻成型轮廓58,并且提出了在喷丸后可以观察到的圆角42大致轮廓。因此可以注意到,圆角42的旋转轮廓通常可以通过压缩材料衬底23,在力向64上加深。材料衬底23的压缩将进一步使得圆角42的不均匀轮廓通过材料衬底23的塑性变形而重新成形。通过可形成衬套20的诸如铸铁或钢之类压缩应力材料衬底的公知属性,至少部分地基于塑性变形,将残留压缩应力恢复到圆角42。将残留压缩应力恢复至圆角42能够致使汽缸衬套22适于恢复使用,期望使用寿命能够至少如最新制造的汽缸衬套一样。通过图3中的细部放大图还应注意到,圆角42的旋转轮廓在喷丸后比之前更均匀。可以确信,在使用后一旦接纳汽缸衬套20,无论圆角42中的不均匀多么明显,其能通过喷丸引起的塑性变形而降低。即使在相同的内燃机中,设定在作业中汽缸衬套所经受的条件变化,当接纳用于再制造时,任何给定组中所有的汽缸衬套具有带独特轮廓的圆角。换言之,任何给定组的汽缸衬套中的圆角可以全部具有不同
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