[發明專利]MMC氣缸套及用于生產該MMC氣缸套的方法

有效

• 申請號: 201080002666.0
• 申請日: 2010-03-12
• 公開（公告）號: CN102159347A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 高見俊裕;月本學;松平純一;熊谷邦夫;鈴木育夫;藤田誠
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社;中央精機株式會社
• 主分類號: B22D19/14
• 分類號: B22D19/14;B22D19/00;B22D17/20;B22D17/10;B22D19/02;B22D19/16;C22C47/08
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張建濤;車文

技術領域

本發明涉及包括內管狀部和外管狀部的MMC氣缸套，其中內管狀部包括金屬基復合材料，該金屬基復合材料由浸漬有Al-Si合金的致密體形成，所述致密體由增強材料制成，并且其中外管狀部由Al-Si合金形成。

背景技術

公知的是更多的發動機部件由鋁合金制成以滿足例如減輕重量或改善散熱的要求。高速往復滑動的部件、例如活塞頭和活塞環施加與它們自身質量成比例的慣性力，所述質量對于它們的運行特性具有重要的影響。因此，這種部件從早期階段以來已由鋁合金制成，以利用減輕重量的優勢。近來，例如汽缸蓋和曲軸的部件也已經制成輕量的。

同時，相信難于使用鋁合金來形成氣缸套，這是因為由于氣缸套的尺寸、功能和運行而需要更高的高溫尺寸穩定性，更高的抗磨損性，更大的強度和更大的剛度。因此，金屬基復合材料(MMC)、即基于使用金屬和陶瓷纖維或陶瓷微粒增強的鋁合金的復合材料已經被用于減輕氣缸套的重量。

通常，已知例如在JP11-222638A、JP2007-508147A、JP2003-181620A和JP06-170515A中公開的MMC氣缸套。另外，已知一種用于生產例如在日本已審專利公開No.03-003539中公開的MMC氣缸套的方法。JP11-222638A描述了基于亞共晶Al-Si合金的MMC氣缸套，其中Si濃度在9.6和12之間。JP2003-181620A描述了基于例如ADC12的亞共晶Al-Si合金的MMC氣缸套。

JP06-170515A描述了一種用于生產MMC氣缸套的方法，該方法包括如圖10A-D中所圖示的步驟。

1)首先，一起形成增強材料的金屬和陶瓷纖維被硬化以形成多孔的管狀致密體50，該多孔的管狀致密體50由增強材料形成并且其具有大致圓形的橫截面。如在圖10A中所圖示的，致密體50配裝在設置在可移動的模具51中的大致圓柱形的芯52上。

2)如在圖10B中所圖示的，可移動的模具51朝向固定的模具53移動。然后，具有大致圓形橫截面的管狀形式的空腔54形成在致密體50的外周周圍。

3)如在圖10C中所圖示的，熔融的Al-Si合金被從設置在固定模具53中的澆口55加壓供應到空腔54以使致密體50被熔融的Al-Si合金浸漬。

4)在硬化的Al-Si合金被去除后，產生了如圖10D中所圖示的MMC氣缸套。氣缸套包括由金屬基復合材料形成的內管狀部56和由Al-Si合金形成的外管狀部57。

如上生產的MMC氣缸套在氣缸體的鑄造期間與氣缸體的本體冶金地熔接。

對于這樣的MMC氣缸套，要求鑄造期間到氣缸體的本體的粘合性。如在JP11-222638A和JP2003-181620A中所描述的，當具有低熔點的低亞共晶合金被用作形成MMC氣缸套的Al-Si合金時，保證了氣缸套到氣缸體的粘合性。然而，在這種情況中，可能無法獲得氣缸套的用作活塞的滑動表面的內周表面所要求的機械特性。這可能使耐久性降低或者增加利用增加增強材料的量來進一步增強的必要性。

發明內容

因此，本發明的目的是提供既滿足用于活塞的滑動表面所要求的機械特性又滿足鑄造期間的粘合性的MMC氣缸套，以及用于生產這樣的MMC氣缸套的方法。

根據本發明的一個方面，設置了具有內管狀部和外管狀部的MMC氣缸套。內管狀部包括由浸漬有Al-Si合金的致密體形成的金屬基復合材料。致密體由增強材料制成。外管狀部由Al-Si合金形成。浸漬到內管狀部的致密體中的Al-Si合金的Si濃度不同于外管狀部的Al-Si合金的Si濃度。

在一個實施例中，外管狀部中的Al-Si合金的Si濃度可以設定成使得外管狀部的Al-Si合金具有亞共晶成分。

在另一個實施例中，外管狀部中的Al-Si合金的Si濃度可以是在8wt％和12wt％之間。

在又一個實施例中，浸漬到內管狀部的致密體中的Al-Si合金的Si濃度可以是在6wt％和10wt％之間。

在再一個的實施例中，浸漬到內管狀部的致密體中的Al-Si合金的Si濃度可以是在12wt％和16wt％之間。

在另一個實施例中，可以通過在Al-Si合金的鑄造期間、在即將完成將熔融的Al-Si合金填充到至少一個模具的空腔中時增加熔融的Al-Si合金的供應速率，來生產所述MMC氣缸套。

在另一個實施例中，在增加供應速率之前的供應速率可以設定為在20cm/s和40cm/s之間，并且在增加供應速率之后的供應速率可以設定為在0.5m/s和4m/s之間。