一种改进的发动机缸体及其制造工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种改进的发动机缸体及其制造工艺，所述改进的发动机缸体包括缸体本体，缸体本体上设有气缸孔，每个气缸孔的内壁均设有耐磨层；所述耐磨层采用铸铁涂层。所述改进的发动机缸体的制造工艺包括：铸造发动机缸体毛坯及加工定位基准、加工气缸孔、稳定化热处理、毛化处理、清洗、喷涂、镗孔。本发明所述一种改进的发动机缸体的优越效果在于：在气缸体的内壁设置耐磨层，不仅解决了现有技术中气缸体与衬套由于材质不同燃烧时热膨胀率不统一的问题，有效减小了发动机气缸孔的热变形量，同时提高了发动机缸体的制造精度，延长了使用寿命；其制造工艺简单、安全可靠，具有广阔的前景。
【专利说明】
一种改进的发动机缸体及其制造工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及汽车发动机制造技术领域，具体涉及一种改进的发动机缸体及其制造 工艺。
【背景技术】
[0002] 目前，汽车发动机缸体的缸筒内安装有缸套，与活塞和缸盖共同组成燃烧室。缸套 分为干缸套和湿缸套两大类。干缸套的背面不接触冷却水，而湿缸套的背面接触冷却水。 干缸套厚度薄、结构简单、加工方便。湿缸套直接接触冷却水，所以有利于发动机的冷却，有 利于发动机的小型轻量化。选择好的缸套，是保证发动机正常使用的前提，如果缸套外表 面不能与机体缸套孔内表面贴合，将影响缸套的传热，导致缸套、活塞、活塞环热负荷增高， 而这种情况用水温表测温又反映不了缸套得真实温度，因此将加快活塞环槽机油的积碳和 卡环，在工作状态下，将无法保证活塞、活塞环、缸套之间的密封性能，早期窜机油现象将不 可避免发生；而现有技术中的缸套主要有铸铁缸套、冶金缸套及不锈钢缸套，铸铁缸套生产 周期长，加工量大，材料利用率低，且在加工时需要将铸铁缸套直接铸造在发动机缸体毛坯 中，再通过机械加工工序达到设计要求的技术指标；冶金缸套则需专用设备生产，成本高； 不锈钢缸套则加工时余料较多，材料利用率低。
[0003] 另外，铝制发动机缸体内置厚度为3mm的铸铁或钢质衬套，通常是将铸铁或钢质 衬套定位在铸造模具中，灌入溶化状态的铝水，冷却后获得带有铸铁或钢质衬套的铸铝发 动机缸体毛坯。毛坯再经过多道工序的加工，才能获得符合要求的铝发动机缸体零件。由 于铸铁或钢质衬套在铸造时的铸模定位精度及铸造精度的原因，铸铁或钢质衬套在缸体毛 坯中的位置精度低；由于缸体各缸孔的中心距具有明确的要求，在后续的加工中由于铸铁 或钢质衬套在缸体毛坯中位置精度的因素，造成缸套的壁厚薄厚不均，而经过加工后的铸 铁或钢质衬套为1mm，如铸铁或钢质衬套在缸体毛坯中的位置偏差〇. 2mm，则缸体衬套一侧 的壁厚差为〇. 4_。发动机缸体的衬套壁厚的不均匀性，由于铸铝基体与铸铁衬套在燃料燃 烧后热膨胀率不一致，不仅加剧了这种热变形，且变形趋势及程度无法确定及定量。
[0004] 发动机气缸孔的变形对发动机性能方面有着重大的影响。气缸孔变形大的发动 机，由于活塞环不能很好密封，机油容易窜入燃烧室热解裂化产生颗粒，导致其颗粒排放 水平差，不能满足国家对颗粒排放的规定；并且燃烧室燃气容易窜入曲轴箱，做功的燃气 泄漏会导致燃油消耗率不理想。缸孔变形差的发动机达不到排放升级的目的，当面临国家 排放强制法规生效后，这些气缸孔不合格的发动机就面临淘汰的命运，会对企业造成重大 损失。可靠性方面：气缸孔变形大的发动机容易耗机油、窜气及磨损缸套，导致新品开发 进度慢及批产投放市场后三包维护费用大；当机体和缸孔变形量超过设定变形值，将会导 致气缸盖垫片密封失效，漏水漏气等故障。
[0005] 公开号为CN102359419A的中国专利公开了一种具有内衬套的发动机气缸套，包 括套体，以及与所述套体连接的内衬套，其特征在于在所述套体上端设有锥环体内表面，在 所述内衬套上部设有与所述套体上端的锥环体内表面相适配的锥环体外表面，所述内衬套 的所述锥环体外表面同轴镶入所述套体的所述锥环体内表面中。所述发动机气缸套的套体 和内衬套在温度发生变化时，缸套中的活塞、活塞环密封性能差。
[0006] 现有的缸套都难以满足汽车发动机的要求，尤其是对强度、硬度、耐磨性及抗腐蚀 性等性能的要求。
【发明内容】
[0007] 为了克服现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种改进的发动机缸体及其制 造工艺。
[0008] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0009] -种改进的发动机缸体，包括缸体本体，缸体本体上设有气缸孔，气缸孔的内壁设 有耐磨层；所述耐磨层采用铸铁涂层。
[0010] 所述的技术方案优选为，所述气缸孔的内壁与耐磨层之间设有镍涂层，所述镍涂 层包括沿缸体本体由内向外依次设置的内镍涂层、中镍涂层和外镍涂层。
[0011] 所述的技术方案优选为，所述内镍涂层与中镍涂层之间设有铜涂层。
[0012] 所述的技术方案优选为，所述中镍涂层与外镍涂层之间设有铜涂层。
[0013] 所述的技术方案优选为，所述铸铁涂层的厚度为lmm-2mm。
[0014] 所述的技术方案优选为，所述内镍涂层的厚度为0. 4mm-0. 5mm。
[0015] 所述的技术方案优选为，所述中镍涂层的厚度为0. 2mm-0. 3mm。
[0016] 所述的技术方案优选为，所述外镍涂层的厚度为0. 15mm-0. 2mm。
[0017] 所述的技术方案优选为，所述铜涂层的厚度为0. 005mm-0. 1mm。
[0018] 本发明所述一种改进的发动机缸体的制造工艺，至少包括以下步骤：
[0019] 第一步：铸造发动机缸体毛坯，采用机床在毛坯上加工定位面及定位基准孔。
[0020] 第二步：以定位面及定位基准孔固定发动机缸体毛坯，采用机床加工气缸孔得到 缸体主壳体。所述气缸孔的位置度为命0?机1111|1。
[0021] 第三步：对缸体主壳体的内部组织结构进行稳定化热处理。
[0022] 第四步：对缸体主壳体的内壁进行毛化处理，清洗缸体主壳体、同时去除气缸孔内 壁的杂质。
[0023] 第五步：采用等离子喷涂工艺或超音速火焰喷涂工艺对缸体主壳体的气缸孔的内 壁喷涂等厚度的铸铁涂层。
[0024] 第六步：采用机床对上述缸体主壳体的气缸孔进行键孔，对所述缸体主壳体喷涂 防锈蚀油脂。所述镗孔工序根据实际情况留余量分工步进行加工。
[0025] 与现有技术相比，本发明所述一种改进的发动机缸体的优越效果在于：在气缸体 的内壁设置耐磨层，不仅解决了现有技术中气缸体与衬套由于材质不同燃烧时热膨胀率不 一致的问题，有效减小了发动机气缸孔的热变形量，同时提高了发动机缸体的制造精度，延 长了使用寿命；其制造工艺简单、安全可靠，具有广阔的前景。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明改进的发动机缸体第一实施例剖面示意图；
[0027] 图2为本发明改进的发动机缸体第二实施例剖面示意图；
[0028] 图3为图2中I部放大结构示意图。
[0029] 附图标识如下：
[0030] 1-缸体本体、11-耐磨层、12-镍涂层、121-内镍涂层、122-中镍涂层、123-外镍涂 层、13-铜涂层、2-气缸孔。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图对本发明【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0032] 实施例1
[0033] 如图1所示，本发明所述一种改进的发动机缸体，包括缸体本体1，缸体本体1上 设有气缸孔2,气缸孔2的内壁设有耐磨层11 ;所述耐磨层11采用铸铁涂层。所述铸铁涂 层的厚度为lmm-2mm，优选为I. 5mm。所述气缸孔2的数量根据实际需求设置，如设为四个。 本发明设置铸铁涂层提高了气缸孔2内壁的耐磨性。
[0034] 在具体制造时，采用现有成熟的等离子喷涂技术，在经过粗加工的发动机缸体的 气缸孔2的内表面喷涂的铸铁涂层，获得复合有均匀厚度铸铁涂层的发动机缸体。 特别适用于铸铝发动机的生产制造，如在铸铝发动机气缸孔的内壁喷涂铸铁涂层，有效地 提高了铸铝发动机基体与铸铁涂层的结合强度，减小了现有的铸铝发动机基体与铸铁衬套 在燃烧后热膨胀率不一致带来的热变形量。
[0035] 本发明所述一种改进的发动机缸体的制造工艺，具体包括如下步骤：
[0036] 第一步：铸造发动机缸体毛坯，并采用机床在毛坯上加工定位面及定位基准孔。所 述机床如德马吉DMC1035。
[0037] 第二步：以定位面及定位基准孔固定铸铝毛坯，采用机床加工四个气缸孔2,要求 气缸孔2的直径为Φ 81. 00±0. 05mm，即粗加工得到缸体主壳体；由于机械加工的精度远远 高于铸造精度，要求所述气缸孔2的位置度在.?0. 内。
[0038] 第三步：对缸体主壳体的内部组织结构进行稳定化热处理。
[0039] 第四步：对缸体主壳体的内壁进行毛化处理，同时清洗缸体主壳体、去除气缸孔2 内壁的杂质。
[0040] 第五步：采用等离子喷涂工艺对缸体主壳体的气缸孔2的内壁喷涂厚度为1.0 Omm 的铸铁涂层，具体采用等离子喷枪内置于气缸孔2进行喷涂操作。此时缸体主壳体的直径 为Φ79.00±0. 05mm。在本工序中还能采用现有的超音速火焰喷涂工艺对缸体主壳体的气 缸孔进行喷涂。
[0041] 第六步：采用机床对上述缸体主壳体的气缸孔2进行镗孔，得到Φ 80. 00±0. 02mm 的气缸孔2,对缸体主壳体喷涂防锈蚀油脂。
[0042] 另外，镗孔工序根据实际情况分工步进行加工，如先将Φ 79. 00±0. 05mm的气缸 孔2加工至Φ 79. 90±0· 05謹，单边留加工余量0.05謹；然后精镗孔至Φ 80. 00±0· 02謹。 所述机床如采用德马吉DMU60P。
[0043] 如在上述第六步镗孔后得到气缸孔2达不到设计要求，根据实际情况采用珩磨机 对气缸孔2进行珩磨，直到符合设计尺寸。
[0044] 实施例2
[0045] 如图2、3所示，本发明改进的发动机缸体还提供第二实施例，与实施例1的区别在 于：所述气缸孔2的内壁与耐磨层11之间设有镍涂层12,所述镍涂层12包括沿缸体本体I 由内向外依次设置的内镍涂层121、中镍涂层122和外镍涂层123。
[0046] 所述内镍涂层121与中镍涂层122之间设有铜涂层13,且所述中镍涂层122与外 镍涂层123之间设有铜涂层13。
[0047] 进一步地，所述内镍涂层121的厚度为0. 4mm-0. 5mm，所述中镍涂层122的厚 度为0· 2mm-0. 3mm，所述外镍涂层123的厚度为0· 15mm-0. 2mm，所述铜涂层13的厚度为 0. 005mm-0. lmm〇
[0048] 更进一步地，所述内镍涂层121的厚度为0. 45mm，所述中镍涂层122的厚度为 0. 25mm，所述外镍涂层123的厚度为0. 175mm，所述铜涂层13的厚度为0. 05mm。
[0049] 本实施例2中采用铸铁涂层与镍涂层12复合的方式，进一步提高了气缸孔2内壁 的耐磨性，延长了使用寿命。
[0050] 本实施例2所述的发动机缸体制造工艺与实施例1的制造工艺相同，需经过多次 喷涂工序完成。
[0051] 本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技 术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。
【主权项】
1. 一种改进的发动机缸体，包括缸体本体，缸体本体上设有气缸孔，其特征在于，气缸 孔的内壁设有耐磨层；所述耐磨层采用铸铁涂层。2. 根据权利要求1所述的一种改进的发动机缸体，其特征在于，所述气缸孔的内壁与 耐磨层之间设有镍涂层，所述镍涂层包括沿缸体本体由内向外依次设置的内镍涂层、中镍 涂层和外镍涂层。3. 根据权利要求2所述的一种改进的发动机缸体，其特征在于，所述内镍涂层与中镍 涂层之间设有铜涂层。4. 根据权利要求2所述的一种改进的发动机缸体，其特征在于，所述中镍涂层与外镍 涂层之间设有铜涂层。5. 根据权利要求1所述的一种改进的发动机缸体，其特征在于，所述铸铁涂层的厚度 为 lmm-2mm〇6. 根据权利要求2所述的一种改进的发动机缸体，其特征在于，所述内镍涂层的厚度 为 0_4mm-〇. 5mm〇7. 根据权利要求2所述的一种改进的发动机缸体，其特征在于，所述中镍涂层的厚度 为 0_ 2mm-〇. 3mm。8. 根据权利要求2所述的一种改进的发动机缸体，其特征在于，所述外镍涂层的厚度 为 0· 15mm-〇. 2mm〇9. 根据权利要求3或4所述的一种改进的发动机缸体，其特征在于，所述铜涂层的厚度 为 0· 005mm-0. 1mm。10. -种改进的发动机缸体的制造工艺，其特征在于，至少包括以下步骤： 第一步：铸造发动机缸体毛坯，采用机床在毛坯上加工定位面及定位基准孔； 第二步：以定位面及定位基准孔固定发动机缸体毛坯，采用机床加工气缸孔得到缸体 主壳体； 第三步：对缸体主壳体的内部组织结构进行稳定化热处理； 第四步：对缸体主壳体的内壁进行毛化处理，清洗缸体主壳体、同时去除气缸孔内壁的 杂质； 第五步：采用等离子喷涂工艺或超音速火焰喷涂工艺对缸体主壳体的气缸孔的内壁喷 涂等厚度的铸铁涂层； 第六步：采用机床对上述缸体主壳体的气缸孔进行镗孔，对所述缸体主壳体喷涂防锈 蚀油脂。
【文档编号】B32B15/01GK105986919SQ201510041935
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月28日
【发明人】代卫东
【申请人】代卫东