[實(shí)用新型]一種高速往復(fù)運(yùn)行活塞缸缸體的結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320483276.0
• 申請(qǐng)日: 2013-07-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203363128U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅利明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建鑫久鋁合金壓鑄有限公司
• 主分類號(hào): F16J10/04
• 分類號(hào): F16J10/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型涉及活塞缸結(jié)構(gòu)，特別是一種高速往復(fù)運(yùn)行活塞缸缸體的結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

高速往復(fù)運(yùn)行的活塞缸，泛指汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)活塞高速在活塞腔內(nèi)來(lái)回運(yùn)行的活塞缸。活塞缸一般由連體的缸座、缸體、散熱片組成，缸體結(jié)構(gòu)一般由缸基體、缸套組成，缸基體為軸套狀，缸套套合固定在缸基體內(nèi)圓中，缸基體外圓與缸座連體并延展若干個(gè)均布的散熱片。以168汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為例，缸基體材質(zhì)為鋁材ADC12，缸套與缸基體等長(zhǎng)，缸套外圓呈雙向臺(tái)階狀，缸套中央孔為活塞腔供活塞在其中軸向往復(fù)高速運(yùn)行。為了耐磨，活塞不能與鋁質(zhì)缸基體滑行，所以設(shè)置了硼鑄鐵材質(zhì)的缸套放在模具中在壓鑄活塞缸時(shí)一次成型將缸套熔壓其間，為了缸套軸向牢固定位，缸套外圓形狀設(shè)置成中間大兩頭小的臺(tái)階柱狀。壓鑄后對(duì)缸套內(nèi)孔進(jìn)行精車(chē)、磨削精加工，精加工后缸套壁厚達(dá)3.5mm左右，缸套若太薄其機(jī)械強(qiáng)度則滿足不了活塞運(yùn)行要求，而且一個(gè)缸套制作成本達(dá)到了7.3元。

硼鑄鐵材質(zhì)硬度為HB220-230，我們將上述活塞缸作了720小時(shí)運(yùn)行試驗(yàn)，其最高來(lái)回往復(fù)次數(shù)或者說(shuō)所帶動(dòng)的曲軸轉(zhuǎn)速最高達(dá)到3000轉(zhuǎn)/分，而且會(huì)發(fā)生積碳現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速無(wú)法再提升。

發(fā)明內(nèi)容：

本實(shí)用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一種高速往復(fù)運(yùn)行活塞缸缸體的結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型的方案是：包括缸基體，其特征在于：缸基體內(nèi)圓縮徑呈等徑內(nèi)圓，缸基體內(nèi)圓附著有一層鎳基碳化鎢Ni-WC35的噴瓷層，噴瓷層厚度為0.2-0.4mm，噴瓷層內(nèi)圓尺寸等于原硼鑄鐵缸套內(nèi)圓精加工要求的達(dá)標(biāo)尺寸。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：鎳基碳化鎢噴瓷層替代缸套，硬度、抗腐蝕、耐磨性能提高，使轉(zhuǎn)速高達(dá)4000轉(zhuǎn)/分，而且沒(méi)有積碳。噴瓷層成本下降到原硼鑄鐵材質(zhì)缸套的7％。

附圖說(shuō)明：

圖1為現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式：

本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)為：包括缸基體1，其特征在于：缸基體1內(nèi)圓縮徑呈等徑內(nèi)圓，缸基體1內(nèi)圓附著有一層鎳基碳化鎢Ni-WC35的噴瓷層3，噴瓷層3厚度為0.2-0.4mm，噴瓷層3內(nèi)圓尺寸等于原硼鑄鐵缸套2內(nèi)圓精加工要求的達(dá)標(biāo)尺寸。

加工方法為：包括活塞缸壓鑄成型，其特征在于：活塞缸壓鑄成型時(shí)，缸基體1內(nèi)徑按縮徑后的等徑孔尺寸壓鑄，壓鑄成型后缸基體1內(nèi)圓進(jìn)行一道工序精車(chē)；將自熔性合金粉末裝入超音速噴槍對(duì)缸基體內(nèi)圓進(jìn)行噴瓷，噴瓷材料為鎳基碳化鎢Ni-WC35，噴瓷溫度為380-400℃，噴瓷層3厚度為0.7-1.0mm；對(duì)缸基體噴瓷層3內(nèi)圓進(jìn)行二道工序精加工，使噴瓷層3厚度保持在0.2-0.4mm之間，二道工序精加工后噴瓷層3內(nèi)圓尺寸等于原硼鑄鐵缸套2內(nèi)圓精加工要求的達(dá)標(biāo)尺寸。

鎳基碳化鎢Ni--WC35自熔性合金粉末作為噴瓷材料，鎳基碳化鎢又稱鎢鈦鈷合金或YT合金，由碳化鎢、碳化鈦和金屬鈷組成的合金；按碳化鈦含量，可分為高鈦(33％-47％)、中鈦(12％-26％)和低鈦(3％-7％)三類合金。它比碳化鎢鈷合金具有較高的抗氧化性，硬度和耐磨性，而抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性等則有所降低。x-射線衍射、能譜分析和SEM研究鎳基碳化鎢自熔性合金粉末火焰噴涂涂層，合金中碳化鎢的含量對(duì)涂層的組織結(jié)構(gòu)、孔隙率和硬度產(chǎn)生重要影響，進(jìn)而使涂層的高溫沖蝕磨損機(jī)制發(fā)生相應(yīng)的變化。隨涂層中碳化鎢含量的增高，材料流失由基體塑性變形為主轉(zhuǎn)變?yōu)樘蓟u硬質(zhì)相的脆性斷裂為主，高韌性的Ni(γ)固溶體對(duì)碳化鎢起支撐保護(hù)作用，彌散分布的硬質(zhì)相改善了涂層的耐磨性。結(jié)果表明，Ni-WC35涂層具有最佳的抗高溫沖蝕性能。

鎳基碳化鎢致密性高、硬度為HB350，比硼鑄鐵缸套HB230高得多，摩擦系數(shù)小、耐磨性能好，使曲軸最高轉(zhuǎn)速可高達(dá)4000轉(zhuǎn)/分。

活塞缸材質(zhì)為鋁ADC12，其熔點(diǎn)為560℃-600℃、軟化點(diǎn)為420℃-460℃，為了噴瓷時(shí)缸基體不變形，噴瓷溫度要低于軟化點(diǎn)，我們掌握在380-400℃，使噴鎳基碳化鎢在近軟化點(diǎn)與內(nèi)壁附著，冷卻后能牢固貼合，再行精車(chē)、磨削精加工。

我們對(duì)兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了720小時(shí)對(duì)比試驗(yàn)，原硼鑄鐵缸套2結(jié)構(gòu)曲軸轉(zhuǎn)速只能達(dá)到3000轉(zhuǎn)/分，無(wú)法再提升，同時(shí)積碳多。而鎳基碳化鎢噴瓷層結(jié)構(gòu)曲軸轉(zhuǎn)速可達(dá)4000轉(zhuǎn)/分，同時(shí)沒(méi)有積碳。主要是由于鎳基碳化鎢硬度高、致密性強(qiáng)、摩擦系數(shù)小。我們同樣還作過(guò)噴鉬、噴鉻性能試驗(yàn)，皆因硬度、致密性、摩擦系數(shù)比不上鎳基碳化鎢而達(dá)不到性能指標(biāo)。這些性能指標(biāo)達(dá)不到，則潤(rùn)滑油出油功能下降，潤(rùn)滑性能差則引發(fā)積碳的產(chǎn)生。