专利名称：一种内燃机气缸及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机，尤其涉及一种内燃机气缸及其制造方法。
背景技术：
内燃机是作为动力驱动的各类动力机械的关键装置，而内燃机气缸又是内燃机的关键部件，如以内燃机作为动力的凿岩机其性能品质的好坏在很大程度上取决 于气缸的品质和性能。对于内燃凿岩机，由于其气缸缸体的材料结构和制作工艺比较复杂， 制作工艺技术要求高、难度大。目前内燃凿岩机的气缸主要采用铸造HT300或HT200灰铁 或硼铁制作，这类材料制作的气缸强度低、韧性差，工作时散热性差，在较高工作温度下耐 磨性能差，使用寿命短，而且体积、重量大。使用这类气缸的凿岩机工作性能不稳定，动力不 足。
发明内容
本发明目的是针对现有技术存在的问题，提供一种内燃机气缸及其制 造方法，该内燃机气缸强度大，耐磨损，散热性好，工作稳定可靠，该制造方法工艺简单，技 术要求低，制造的气缸体韧性好，耐磨，性能稳定、可靠。本发明内燃机气缸技术方案包括缸体，所述缸体由包括球墨蠕铁、球铁、和/或蠕 铁的铁材料构成，亦或由包括球墨蠕铁、球铁、和/或蠕铁的铁材料的内衬套与轻金属合金 材料的外套体连接构成。所述缸体由球墨蠕铁、球铁、和/或蠕铁浇注加工构成，所述缸体其浇注毛坯件金相组织为珠光体+铁素体或珠光体+极少量的共晶体； 缸体的金相组织为回火索氏体，或者其基体为珠光体+铁素体或索氏体、其表面为回火马 氏体；亦或其基体为索氏体、或珠光体+铁素体，其表面为相应工艺的化合物层。所述缸体由位于相对内、外侧的内衬套和外套体构成，内衬套由球墨蠕铁、蠕铁、 和/或球铁材料构成，所述外套体由包括铝或镁合金的轻金属合金材料构成；所述内衬套 的金相组织为珠光体+极少量的共晶体，或者为素氏体，亦或为回火索氏体。本发明内燃机气缸的制造方法包括缸体毛坯件的浇注成型及其加工制作，所述毛 坯件的浇注成型及其加工制作包括缸体毛坯件的浇注或缸体的内衬套和外套体毛坯件的 浇注、及其缸体毛坯件的加工处理制作。所述缸体毛坯件的加工处理包括对浇注成型的缸体毛坯件在机加工工序前和/ 或机加工工序中对毛坯件进行一次或若干次热处理；所述毛坯件的浇注是将浇注口设置于 模具的对应于缸体的端部位置进行浇注。所述机加工工序中的缸体毛坯件的热处理包括在对毛坯件进行粗机加工后、精磨 机加工前进行一次表面热处理。所述缸体毛坯件的加工处理还包括对机加工工序完成后的缸体进行表面化学热处理。所述缸体毛坯件的浇注成型包括浇注时先在模壳内预埋内衬套后再进行外套体 的浇注。所述缸体毛坯件的浇注为采用普通浇铸、压铸、或蜡模精铸工艺进行。本发明的内燃机气缸相对强度更高，韧性更好，耐磨损，散热性好，工作稳定可靠， 体积更小，重量更轻，用其制造的凿岩机动力强劲，长期间运行稳定可靠。其制造方法制作的气缸性能稳定、可靠。
图1本发明第一种实施例结构示意图。图2本发明第二种实施例结构示意图。
具体实施方式
现通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。本发明的气缸实施例1如图1所示，缸体1以及连接于缸体1的外壁的散热片2，由球墨蠕铁、球铁、或蠕铁材料一体式精铸成型后经机加工制成。本实施例的气缸(缸体)毛坯件金相组织为珠光体+铁素体或珠光体+极少量的 共晶体。经调质处理制成的气缸(缸体)产品的金相组织为回火索氏体；经表面淬火制成 的气缸(缸体)产品其基体为珠光体+铁素体或索氏体，其表面为回火马氏体；经表面化学 热处理的气缸(缸体)产品其基体为索氏体、或珠光体+铁素体，其表面为相应工艺的化合物层。本发明的气缸实施例2如图2所示，在本实施例中，缸体1由位于内侧的大、小内 衬套la、lb和相对外侧的外套体Ic构成，散热片2连接于外套体Ic的外壁。大、小内衬套 la、lb分别位于缸体内侧的与发动机活塞和凿岩机的冲击活塞相配合工作的部位，作为气 缸的工作面。大、小内衬套la、lb由球墨蠕铁、球铁、或蠕铁材料精铸加工构成，外套体lc、 散热片3、及其缸体1的其余部分由铝或镁合金等轻质合金材料一体式浇铸或压铸亦或腊 模精铸工艺浇注构成。本实施例的内衬套的金相组织为珠光体+极少量的共晶体，经正火热处理的其金 相组织为索氏体，经调质热处理的其金相组织为回火索氏体。本发明的气缸的制造方法实施例1其工艺流程或步骤包括气缸图样设计、精铸缸体毛坯件图样设计、精铸模设计、 精铸模制造、试模、浇注毛坯件、毛坯件几何尺寸检验、理化参数检测、正火、退火或调质热 处理、机加工制成成品。在机加工过程中，粗机加工之后可进行一次调质或表面淬火，对精磨加工完成后 制作的缸体成品还可以进行一次表面化学热处理。理化参数检测可根据需要在热处理前、后分别进行。本实施例是在模具的对应于缸体的上端部或下端部位置开设浇注口用球墨蠕铁、 球铁、或蠕铁以直立式浇注的方式进行一体式浇注制成缸体毛坯件，再对浇注成型的缸体 毛坯件进行热处理(可以采用常规热处理)。热处理的目就是为了使制作的气缸达到所需 技术标准。对于使用球墨蠕铁、球铁、或蠕铁初期投产进行首次浇注毛坯件时，要对浇注的缸 体毛坯件在机加工工序前先按气缸的品质要求进行工艺技术参数检测，工艺技术参数检测 包括几何尺寸的检测和有关理化数据的测试，如金相组织结构、石墨分布形态，以及强度、 硬度、延伸率、和断面收缩率等参数的测试。当不符合要求时，要对模具和浇注工艺进行相 应的调整，并在热处理后进行相关工艺技术参数检测，合格后再进行机加工制作。根据检测结果或所制作的气缸的工艺要求，如气缸的强度、硬度和耐腐蚀性等的 不同要求，可以在机加工过程中的精磨加工工序之前再插入一道表面热处理(即表面淬火 处理)强化工序。以增加缸体的耐磨性和强度。对于经整个机加工工序制作完成的气缸成品，还可以根据需要再进行一次表面化学热处理，这样可以进一步提高气缸的表面强度、硬度、耐磨性、和耐腐蚀性。在初期生产制成合格的气缸后即可按初期生产的工艺方法进行正式投产制造本发明的不同品质要求的气缸。本发明气缸的制造方法实施例2本实施例中，缸体的外套体为由铝或镁合金铸件，缸体的内衬套为球墨蠕铁、球 铁、或蠕铁铸件。其制作过程为先用球墨蠕铁、球铁、或蠕铁浇注制成内衬套，后采用压铸或 蜡模精铸工艺进行外套体的浇注。在浇注外套体时，先将内衬套预先固定在模腔内再用铝 或镁合金进行压铸；采用蜡模精铸工艺时，先将内衬套预埋于模壳内再用铝或镁合金进行 浇注。其余的相关制造工艺方法可与上述方法实施例1类同。本发明的制造方法的热处理、表面化学热处理等可以采用常规方法进行。本发明的气缸经江西省机械科学研究所等单位检测其抗拉强度大于450N/mm2，延 伸率> 6%、最高达17. 3%，铸件毛坯体的硬度达到180-300HB，通过热处理淬火硬度可达 到55-63HRC，经表面淬火或表面化学热处理其硬度可达720HV以上、最高可达980HV。不仅 可以大幅度提高耐磨性，还可改善机加工工艺性能及热处理工艺性能。相对于现有技术的 气缸，强度可提高一倍，韧性可提高十倍以上，耐磨性可提高2倍。由于材料品质的提高，缸 体的主体部位壁厚可减薄10-30%，散热片可减薄5-20%，散热片体积可缩小5-20%。本发明气缸实施例1的气缸总重量可减轻8-20%，实施例2的气缸总重量可减轻 30-50%。具有显著的经济效益和社会效益。
权利要求
一种内燃机气缸，包括缸体，其特征是所述缸体由包括球墨蠕铁、球铁、和/或蠕铁的铁材料构成，亦或由包括球墨蠕铁、球铁、和/或蠕铁的铁材料的内衬套与轻金属合金材料的外套体连接构成。
2.根据权利要求1所述内燃机气缸，其特征是所述缸体由球墨蠕铁、球铁、和/或蠕铁 浇注加工构成。
3.根据权利要求2所述内燃机气缸，其特征是所述缸体其浇注毛坯件金相组织为珠光 体+铁素体或珠光体+极少量的共晶体；缸体的金相组织为回火索氏体，或者其基体为珠光 体+铁素体或索氏体、其表面为回火马氏体；亦或其基体为索氏体、或珠光体+铁素体，其表 面为相应工艺的化合物层。
4.根据权利要求1所述内燃机气缸，其特征是所述缸体由位于相对内、外侧的内衬套 和外套体构成，内衬套由球墨蠕铁、蠕铁、和/或球铁材料构成，所述外套体由包括铝或镁 合金的轻金属合金材料构成；所述内衬套的金相组织为珠光体+极少量的共晶体，或者为 索氏体，亦或为回火索氏体。
5.一种制造权利要求1所述内燃机气缸的方法，包括缸体毛坯件的浇注成型及其加工 制作，其特征是所述毛坯件的浇注成型及其加工制作包括缸体毛坯件的浇注或缸体的内衬 套和外套体毛坯件的浇注、及其缸体毛坯件的加工处理制作。
6.根据权利要求5所述内燃机气缸的制造方法，其特征是所述缸体毛坯件的加工处理 包括对浇注成型的缸体毛坯件在机加工工序前和/或机加工工序中对毛坯件进行一次或 若干次热处理；所述毛坯件的浇注是将浇注口设置于模具的对应于缸体的端部位置进行浇 注。
7.根据权利要求6所述内燃机气缸的制造方法，其特征是所述机加工工序中的缸体毛 坯件的热处理包括在对毛坯件进行粗机加工后、精磨机加工前进行一次表面热处理。
8.根据权利要求5或6所述内燃机气缸的制造方法，其特征是所述缸体毛坯件的加工 处理还包括对机加工工序完成后的缸体进行表面化学热处理。
9.根据权利要求5或6所述内燃机气缸的制造方法，其特征是所述缸体毛坯件的浇注 成型包括浇注时先在模壳内预埋内衬套后再进行外套体的浇注。
10.根据权利要求5所述内燃机气缸的制造方法，其特征是所述缸体毛坯件的浇注为 采用普通浇铸、压铸、或蜡模精铸工艺进行。
全文摘要
本发明公开了一种强度更高、耐磨损、散热性好的内燃机气缸，及其工艺技术要求低、制造的气缸韧性好、性能稳定可靠的制造方法。该内燃机气缸包括缸体，所述缸体由球墨蠕铁材料浇注加工构成。该制造方法包括缸体毛坯件的浇注、热处理、机加工制作为成品、及其对制作的成品进行表面化学热处理制成所需气缸。
文档编号F02F1/00GK101846009SQ20101015168
公开日2010年9月29日 申请日期2010年4月19日 优先权日2010年4月19日
发明者黄婷婷, 黄宇, 黄德发 申请人:黄宇