[發明專利]一種刮碳環及其制備方法

有效

• 申請號: 201610185161.1
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN105803302B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 周廣輝;劉治軍;高廣東;劉棟;朱強;李海霞
• 申請（專利權）人: 中原內配集團股份有限公司
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C37/08;C22C33/08;B22D13/04;B23P15/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙)41104
• 代理人: 時立新

技術領域

本發明屬于發動機氣缸套技術領域，具體涉及一種刮碳環及其制備方法。

背景技術

隨著發動機功率提升和運行時間延長，尤其是使用重油的柴油發動機，與氣缸套配合的活塞表面極易積累大量積炭，這些積累的積炭一方面影響了發動機的穩定運行，另一方面導致潤滑油消耗的迅速上升，進而提升運行成本，在此背景下刮碳環技術應運而生。

現有技術中，在氣缸套內設置刮碳環主要有兩類結構形式，一種是通過在氣缸套內合適位置噴涂復合材料形成刮碳環，另外一種是設計單獨的與氣缸套配套的刮碳環配件。噴涂工藝制備的刮碳環由于對于復合材料要求較高，加上結構本身的缺陷，目前應用的已經較為有限。而單獨設計的刮碳環配件，由于與氣缸套配合較為緊密，且易于更換和維修，因而是目前活塞表面除碳的主要方式。但是現有技術中的刮碳環配件存在結構本身硬度低、易損壞的缺陷，因而十分有必要對刮碳環的配方及制備工藝進行適當研究和改進。

發明內容

本發明目的是提供一種采用離心鑄造工藝制備的刮碳環，所制備的刮碳環具有抗拉強度高、不易損壞的優點。

本發明的技術方案詳述如下。

一種刮碳環，采用離心鑄造工藝制備而成，其金相結構為A型石墨+95%以上珠光體+少量鐵素體，以重量百分比計，該刮碳環的化學組成具體為：

碳2.6～3.0%、硅1.7～2.2%；

磷0.25～0.5%、硫＜0.1%、錳0.5～1.0%、硼0.25～0.5%、銅0.3～0.6%、鉻＜0.2%、鉬0.3～0.7%、鎳0.3～0.6%；

余量為Fe。

所述刮碳環，以重量百分比計，該刮碳環的化學組成具體可以為：

碳2.75%、硅1.8%；

磷0.3%、硫0.05%、錳0.7%、硼0.38%、銅0.4%、鉻0.1%、鉬0.4%、鎳0.35%；

余量為Fe。

所述刮碳環，以重量百分比計，該刮碳環的化學組成具體還可以為：

碳2.9%、硅2.1%；

磷0.3%、硫0.05%、錳0.7%、硼0.3%、銅0.5%、鉻0.1%、鉬0.47%、鎳0.5%；

余量為Fe。

所述刮碳環的制備方法，采用離心鑄造工藝，具體包括如下步驟：

（1）熔煉原料，具體為：

按比例稱取規定的原料，采用中頻感應電爐1450℃～1500℃熔煉，出鐵液時采用順流孕育方式加入占出爐鐵液重量0.3～0.5%的粒度為0.8～1.8mm的硅鋇孕育劑；

（2）澆注模具，獲得刮碳環鑄件毛坯，具體為：

采用水冷金屬型濕涂料離心鑄造工藝生產刮碳環鑄件，鐵液注入澆注機時采用順流孕育方式加入占注入澆注機鐵液重量0.05～0.12%的粒度為0.5～0.8mm的硅鋇孕育劑，具體參數為，澆鑄溫度1410℃～1430℃，澆注機轉速1200～1500r/min，模具預熱溫度350℃～400℃，涂料厚度0.5～0.8mm，出模溫度800℃～850℃；單個刮碳環鑄件毛坯壁厚6～9mm；

澆鑄時鑄件可為一切多毛坯，即，可在一個毛坯上制取多個刮碳環；

（3）精加工，獲得刮碳環鑄件，具體為：

對步驟（2）中所得刮碳環鑄件毛坯進行內孔、外圓的切削加工，工藝流程如下：

粗車外圓 → 粗鉸內孔 → 去應力退火 → 修車 → 精鉸內孔 → 精車 → 倒角；

其中的精車工序優選采用全功能數控機床，可實現一次裝夾，同時完成內孔、外圓及端面的加工，而且具有加工精度高、加工質量好、生產效率高的優點。

對本發明所提供的刮碳環進行檢測表明，其金相結構為A型石墨+95%以上珠光體+少量鐵素體，其中石墨尺寸4～7級，磷共晶明亮、中等均勻網狀分布；進一步檢測實驗表明，該刮碳環抗拉強度可達到350MPa以上，硬度大于240HB，彈性模量大于140GPa，能夠較好滿足實際使用需求。

總體而言，本發明所提供的刮碳環具有生產周期短、成本低、抗拉強度高等優點，初步應用實驗表明，能夠較好去除活塞表面積炭，降低潤滑油消耗，且使用壽命較長，具有較好的實用價值和推廣應用意義。

附圖說明

圖1為實施例1所制備的刮碳環的金相結構圖；

圖2為圖1中金相結構的100×放大圖；

圖3為圖1中金相結構的500×放大圖。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明做進一步的解釋說明。

實施例1