专利名称：氮化平台网纹气缸套加工方法
技术领域：
一种氮化平台网纹气缸套加工方法，属于机械工程技术领域，尤其涉及发动机气缸套加工技术。
背景技术：
国内现有的气缸套，经机械加工具有网纹结构，在氮化热处理后，气缸套内孔表面疏松层的硬度和抗腐蚀能力有所提高，虽然疏松层也可含油，有利于润滑，但气缸套内孔表面的氮化层完全覆盖阻断了原有网纹沟槽，并使疏松层表面呈峰峦状，彻底破坏了气缸套内孔原有平台网纹表面的优点，使气缸套与活塞、活塞环的初始磨合效果和泵油能力均有所下降。通常的机械珩磨方法加工气缸套内孔会完全去除氮化后的表面疏松层或没有沟槽，在1μm的支承长度率Tp＜5％，使气缸套含油效果不佳，从而使发动机活塞环与缸套的配副性能下降，磨合期延长，缸套上止点润滑效果下降，使机油消耗高，发动机尾气中CO和CH有害气体和颗粒排放增高，不利于环保。
技术方案本发明的目的是提供一种氮化网纹气缸套加工方法，使气缸套内孔表面在经氮化热处理后由珩磨加工出平台网纹，提高润滑效果和气缸套使用寿命。
本发明加工出的氮化平台网纹气缸套，在内孔壁上设有氮硬化复合层，复合层包括疏松层、致密层和扩散层，在疏松层和致密层上设有网纹平台和沟槽，在平台上设有微沟槽，各沟槽相互贯通，呈交叉网状规则排列，平台网纹与气缸套中心线方向夹角α为100°～150°，在4mm测量长度内，平台网纹的沟槽深度≥3μm的沟槽数至少有5个；氮化平台网纹加工由机械珩磨的高速旋转弹性磨具对气缸套内孔慢速自转相对磨削运动形成，气缸套与磨具的相对旋转速度为15～50米/分，相对轴向往复运动速度为4～30米/分。
本发明加工出的这种氮化平台网纹气缸套内孔表面结构合理，便于润滑油沿沟槽流动及沁渗形成高强度油膜，使气缸套与活塞、活塞环间润滑性能良好，降低油耗达50％以上。高强度的致密层和扩散层提高了气缸套的抗磨粒磨损和抗腐蚀能力，其1μm水平截距时的支承长度率Tp≥20％，可使气缸套使用达90万公里以上，延长使用寿命60％以上。网状沟槽和1μm支承长度率的提高，增加了密封效果，从而达到延长气缸套使用寿命、提高发动机功率的目的。
本发明的机械珩磨加工方法是磨削工具的磨具由具有弹性的软木或橡胶、树脂结合剂和磨粒按一定配比组成，其磨削量为0.002～0.02mm。
氮化前气缸套内表面呈平台网纹表面，氮化后用具有弹性的磨具对气缸套内表面进行精细珩磨，磨具的高速旋转和气缸套慢速自转相配合进行精细珩磨加工，使氮化平台网纹疏松层表面深度为0.002～0.025m、硬度为维氏Hv25＝130～390的表面峰峦状被磨具磨削成平台状，由于这种结构的磨具具有弹性，可使磨粒深入微沟槽及沟槽底部进行精细磨削。由于气缸套平台网纹达到分层硬化，提高了气缸套内孔平台网纹表面光洁度及储油作用，有利于形成高强度油膜，使活塞、活塞环、气缸套在润滑、配摩擦副方面更趋于合理，可降低机油消耗50％以上，延长使用寿命，并使发动机尾气中颗粒排放下降15％以上，有利于环保。
图1为本发明气缸套内孔表面放大示意2为本发明气缸套内孔表面放大剖视3为本发明磨削工具磨具材料结构示意图具体实施例本发明的氮化平台网纹气缸套内孔由金属基体7、疏松层4、致密层5和扩散层6组成复合层，在疏松层4、致密层5上设有平台1、微沟槽2及沟槽3，微沟槽2之间相互贯通，沟槽3之间相互贯通，各沟槽相互贯通，组合成交叉网状结构网纹，平台1、微沟槽2和沟槽3与气缸套中心线方向夹角α为100°～150°，呈交叉网状规则排列，在4mm测量长度内，平台网纹的沟槽3深度≥3μm的沟槽数至少有5个，其1μm的支承长度率Tp≥20％。疏松层4的深度为0.002～0.025mm，硬度为维氏Hv25＝130～390。由于珩磨加工的磨具8材料选用颗粒状软木或橡胶9，高硬度磨粒10和树脂结合剂11，并按一定配比组成，所以磨具8在磨削加工时具有弹性，并对平台1顶部、微沟槽2及沟槽3底部均进行磨削加工。氮化热处理后的疏松层4表面为峰峦状，经过机械珩磨磨具8对气缸套进行精细珩磨，气缸套与磨具的相对旋转速度为15～50米/分，相对轴向往复运动速度为4～30米/分，使弹性磨具8对疏松层4的表面进行弹性挤压磨削，并有一部分软木或橡胶9和磨粒10挤入微沟槽2和沟槽3内，使疏松层4峰峦状被逐步磨削成平台1，由于沟槽3和微沟槽2处的硬度相对平台1处的低一些，沟槽结构相对更疏松，所以当磨轮8作用于平台1表面时，被挤入微沟槽2和沟槽3的磨粒10也在对其进行继续加工磨削，从而恢复沟槽3，磨削加工出新的微沟槽2，形成了平台网纹。
用本发明方法加工出的平台网纹气缸套内孔表面结构合理，便于润滑油沿沟槽流动及沁渗形成高强度油膜，提高润滑性能，降低油耗达50％以上，增加密封效果，可使气缸套使用寿命达90万公里，延长寿命60％以上。
权利要求
1.一种氮化平台网纹气缸套加工方法，在气缸套内孔壁上设有氮硬化复合层，复合层包括疏松层、致密层和扩散层，其特征在于疏松层和致密层上设有网纹平台和沟槽，在平台上设有微沟槽，各沟槽相互贯通，呈交叉网状规则排列，平台网纹与气缸套中心线方向夹角α为100°～150°，在4mm测量长度内，平台网纹的沟槽深度≥3μm的沟槽数至少有5个；机械珩磨的高速旋转弹性磨具对气缸套内孔慢速自转相对磨削运动形成氮化平台网纹，气缸套与磨具的相对旋转速度为15～50米/分，相对轴向往复运动速度为4～30米/分。
2.根据权利要求1所述的机械珩磨加工方法，其特征在于磨轮由具有弹性的软木或橡胶、树脂结合剂和磨粒按一定配比组成，对平台网纹气缸套加工磨削量为0.002～0.02mm。
全文摘要
本发明涉及发动机气缸套加工技术，该氮化平台网纹气缸套，在内孔壁上设有氮硬化复合层，复合层包括疏松层、致密层和扩散层，在疏松层和致密层上设有网纹平台和沟槽，在平台上设有微沟槽，各沟槽相互贯通，呈交叉网状规则排列，平台网纹与气缸套中心线方向夹角α为100°～150°，在4mm测量长度内，平台网纹的沟槽深度≥3μm的沟槽数至少有5个；氮化平台网纹加工由机械珩磨磨具对气缸套内孔慢速自转相对磨削运动形成，气缸套与磨具的相对旋转速度为15～50米/分，相对轴向往复运动速度为4～30米/分。磨具由具有弹性的软木或橡胶、树脂结合剂和磨粒按一定配比组成，其磨削量为0.002～0.02mm，磨具具有弹性，可使磨粒深入微沟槽及沟槽底部进行精细磨削。
文档编号B23P15/00GK1411947SQ02138260
公开日2003年4月23日 申请日期2002年9月9日 优先权日2002年9月9日
发明者梁全顺, 金键 申请人:扬州五亭桥缸套有限公司