一种无缸套铝合金发动机缸体及其加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机缸体，具体涉及一种无缸套铝合金发动机缸体及其加工方法。
【背景技术】
[0002]发动机缸体的作用是:支撑曲柄连杆活塞机构;与活塞、活塞环一起密封气缸内气体。因活塞在气缸孔内做高速往复运动，活塞和活塞环与气缸壁相互摩擦，所以气缸壁要有较高的硬度和良好的耐磨损性能，因此传统铝合金缸体内均镶嵌有缸套。
[0003]为了满足越来越严苛的油耗法规要求，小型化、轻量化、低摩擦已成为发动机缸体的发展趋势，而传统带缸套的铝合金缸体在这几方面均受到了限制，例如:公开号为CNl 01539064A的中国专利公开了一种无缸套铝合金发动机曲轴箱，其是通过改变气缸体的铝合金成分，提高气缸体的机械性能使之满足硬度和耐磨损的要求，缺点是成本增加较多；公布号为CN103572194A的中国专利公开了一种内燃机气缸套内表面耐磨涂层的塑变压力加工方法，其未取消缸套结构，无法满足小型化、轻量化的需求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提出一种无缸套铝合金发动机缸体及其加工方法，该无缸套铝合金发动机缸体能够满足小型化、轻量化、低摩擦的要求。
本发明所述的一种无缸套招合金发动机缸体，包括由招合金材料制成的缸体，所述缸体上具有与活塞配合的缸孔;所述缸孔的侧壁上分布有第一螺旋沟槽，所述第一螺旋沟槽的一个侧壁向所述第一螺旋槽的上方弯曲以形成第一倒钩结构，所述第一倒钩结构部分地悬于所述第一螺旋槽之上;所述缸孔的侧壁上分布有第二螺旋沟槽，所述第二螺旋沟槽的一个侧壁向所述第二螺旋槽的上方弯曲以形成第二倒钩结构，所述第二倒钩结构部分地悬于所述第二螺旋槽之上，所述第一螺旋沟槽与所述第二螺旋沟槽反向相交;在所述缸孔的侧壁上具有硬度比所述缸体的硬度大的合金涂层，并且在所述第一螺旋槽和所述第二螺旋槽内也具有所述合金涂层，以增加所述合金涂层与所述缸孔的侧壁的附着力。
[0005]进一步，所述第一倒钩结构高0.05-0.08mm,间距为0.08-0.125mm，倾斜角度为40-55° ；所述第二倒钩结构高0.05-0.08mm，间距为0.08-0.125mm，倾斜角度为40-55°。
[0006]进一步，所述合金涂层的表面具有珩磨纹路和由喷涂空隙形成的凹坑。
[0007]进一步，所述合金涂层由铁基合金材料制成。
[0008]进一步，所述合金涂层的厚度为0.1-0.3mm。
[0009]本发明还提出一种无缸套铝合金发动机缸体的加工方法，包括:
步骤一、利用成型刀具，沿缸孔的轴向拉削，同时沿缸孔的周向旋转，在缸孔的侧壁上加工出第一螺旋沟槽，同时形成第一倒钩结构；
步骤二、运用与步骤一中相同的方法在缸孔的侧壁上加工出与第一螺旋沟槽反向且相交的第二螺旋沟槽，同时形成第二倒钩结构；
步骤三、将熔融状态下的合金材料喷射到第一螺旋沟槽内、第二螺旋沟槽内以及缸孔的侧壁上，以形成合金涂层，上述合金材料选用成型后硬度比所述缸体的硬度大的材料；步骤四、对合金涂层进行镗削、珩磨加工，且珩磨后合金涂层的表面具有珩磨纹路和由喷涂空隙形成的凹坑。
[0010]进一步，所述合金材料为铁基合金材料。
[0011 ] 进一步，步骤三中形成的合金涂层的厚度为0.6-0.8mm。
[0012]进一步，步骤四中珩磨后的合金涂层的厚度为0.1 -0.3mm。
[0013]本发明取消了缸套结构，在缸孔的侧壁加工出特有的第一螺旋沟槽和第二螺旋沟槽，再喷涂合金涂层，能够使缸体更加小型化、轻量化、低摩擦、传热效果好，并能达到降低缸体制造和维修成本的目的，同时其合金涂层的硬度较铸铁缸套的硬度更高，能够与活塞有效配合同时更耐磨损;设有第一倒钩结构和第二倒钩使合金涂层与缸孔的侧壁的结合非常牢靠;合金涂层的表面具有珩磨纹路和由喷涂空隙形成的凹坑，能够增强储油效果，从而能够降低活塞与缸孔的侧壁的摩擦系数，减小摩损。本发明所述的加工方法的优点是第一螺旋沟槽和第二螺旋沟槽加工方式单一，并且能够在加工第一螺旋沟槽的同时形成第一倒钩结构，在加工第二螺旋沟槽的同时形成第二倒钩结构，具有工艺简单的优点，加工出的第一倒钩结构和第二倒钩结构分布均匀，与合金涂层的结合力更强。
【附图说明】
[0014]图1为合金涂层与第一螺旋沟槽的配合示意图。
[0015]图中:I一缸体;2—第一倒钩结构;3—合金涂层;4一表面;5—第一螺旋沟槽。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0017]本发明提出了一种无缸套铝合金发动机缸体，包括由铝合金材料制成的缸体，所述缸体上具有与活塞配合的缸孔;所述缸孔的侧壁上分布有第一螺旋沟槽，所述第一螺旋沟槽的一个侧壁向所述第一螺旋槽的上方弯曲以形成第一倒钩结构，所述第一倒钩结构部分地悬于所述第一螺旋槽之上;所述缸孔的侧壁上分布有第二螺旋沟槽，所述第二螺旋沟槽的一个侧壁向所述第二螺旋槽的上方弯曲以形成第二倒钩结构，所述第二倒钩结构部分地悬于所述第二螺旋槽之上，所述第一螺旋沟槽与所述第二螺旋沟槽反向相交，在缸孔的侧壁上形成若干个间隔开的菱形凸起，并且菱形凸起的两个边沿上分别为第一倒钩结构和第二倒钩结构;在所述缸孔的侧壁上具有硬度比所述缸体的硬度大的合金涂层，并且在所述第一螺旋槽和所述第二螺旋槽内也具有所述合金涂层，以增加所述合金涂层与所述缸孔的侧壁的附着力。图1中给出了上述合金涂层与上述第一螺旋沟槽的配合示意图。图1中，缸体I上设有活塞配合的缸孔，缸孔的侧壁上设有第一螺旋沟槽5，第一螺旋沟槽5上设有第一倒钩结构2，合金涂层3覆盖在缸孔的侧壁上并填充在第一螺旋沟槽5内，同时机械地附着第一倒钩结构2，合金涂层3的表面4具有珩磨纹路和由喷涂空隙形成的凹坑。图1只是表示出了合金涂层与第一螺旋沟槽的配合示意图，合金涂层与第二螺旋沟的结合方式相同于合金涂层和第一螺旋沟槽的结合方式。
[0018]传统带缸套缸体因受缸套和缸套之间的铝合金最小厚度限制，导致缸间壁厚尺寸不能进一步减小，所以缸体的厚度较大，而上述的无缸套铝合金发动机缸体不再受这些尺寸限制，能有效减小缸间壁厚，进而使缸体小型化，因铝合金密度较铸铁的密度小，铸铁套的取消加上缸体壁厚