[發明專利]一種用于斯特林發動機的氣缸套及其加工工藝

有效

• 申請號: 201610537591.5
• 申請日: 2016-07-11
• 公開（公告）號: CN106086700B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 朱錫良;過宏鳴;朱雯婷;沈惠春
• 申請（專利權）人: 無錫市錫達電子科技有限公司
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44;C22C38/58;C22C38/02;C22C38/04;C21D9/00;C23C8/38;B23P15/00;F02G1/053
• 代理公司: 無錫盛陽專利商標事務所(普通合伙)32227
• 代理人: 顧吉云

技術領域

本發明涉及斯特林發動機技術領域，具體為一種用于斯特林發動機的氣缸套及其加工工藝。

背景技術

斯特林發動機是一種外部加熱的閉式循環活塞式發動機，在斯特林發動機封閉的氣缸內充有一定容積的工質，氣缸內活塞的上部為熱腔，氣缸內活塞的下部為冷腔，熱腔主要起著膨脹左右，冷腔主要起著壓縮作用，帶動活塞運動做功。

氣缸套與缸蓋和活塞共同構成氣缸的工作空間，是活塞往復運動的導程，其外有冷卻水冷卻，是斯特林發動機中工作環境最為惡劣的零件之一，承受著機械破壞和腐蝕破壞。

現有的氣缸套一般采用含磷或含硼的耐磨合金鑄鐵或無縫冷拔鋼管作為材料來生產加工，其加工工藝復雜并存在諸多不足：

一、工序繁多，需動用多種機械設備，如車床、鏜床、內圓磨、外圓磨及珩磨機，因此生產周期長、制造成本高；

二、鑄鐵類或結構鋼等材料的耐腐蝕性能差，與冷卻介質表層極易腐蝕疲勞開裂，故使用壽命短；

三、為提高耐磨性能，缸套內表面一般進行鍍鉻 (松孔鍍鉻、貯油網點鍍鉻等), 氮化或磷化等處理后通過磨削手段來降低表面粗糙度。這些鍍層或氮化層很薄，特別是氮化層只有0.02～0.15mm，磨削加工后耐磨層容易被部分去除。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種用于斯特林發動機的氣缸套，使得氣缸體的性能大幅度提高，同時還提供了氣缸套的加工工藝，工藝簡單，設備投入少，降低了制造成本，縮短了加工周期。

本發明的技術方案是這樣的：一種用于斯特林發動機的氣缸套，其特征在于：按質量百分比計，該氣缸套組成成分為：C≤0.03%、Ni：4.5-6.5%、Mo：3.0-3.5%、Cr：22-23%、P≤0.03%、S≤0.02%、Mn≤2.00%、Si≤1.00%、N：0.14-0.20%、余量為Fe。

一種用于斯特林發動機的氣缸套的加工工藝，其特征在于：

步驟1、按上述的用于斯特林發動機的氣缸套的成分質量百分比進行配料；

步驟2、將步驟1中配料鑄造生產出來鋼管原材料；

步驟3、將步驟2中的鋼管原材料通過鋸床切割成氣缸套毛坯；

步驟4、通過數控車床對步驟3中得到的氣缸套毛坯的外圓、內孔進行粗車，各留余量1mm；

步驟5、將步驟4得到的氣缸套毛坯在真空裝置中去應力退火，退火溫度為1040℃±10℃，保溫45±5min，冷卻方式為油冷；

步驟6、通過高精度數控車床對步驟5得到的氣缸套毛坯的內孔進行精車；

步驟7、將步驟6得到的氣缸套毛坯在真空等離子滲氮爐中進行等離子氮化，溫度為480±20℃，保溫4h，氮化層厚度為0.02～0.14mm；

步驟8、通過數控車床和豪克能刀具對步驟7得到的氣缸套毛坯的內孔表面進行能量加工，切削速度80-120mm/min,進給量0.1-0.25mm/r,使表面粗糙度達到Ra值≤0.1；

步驟9、對步驟8得到的氣缸套毛坯的外圓進行精車，且對步驟8得到的氣缸套毛坯的表面進行能量加工，切削速度80-120mm/min,進給量0.1-0.25mm/r,背吃刀量0.1-0.15mm,得到氣缸套。

進一步的，在步驟3完成后進行步驟4的加工前，還存在步驟a、通過數控車床對步驟3得到的氣缸套毛坯的外圓、內孔進行半精車。

進一步的，在步驟a完成后進行步驟4的加工前，還存在步驟b、在真空裝置中對對步驟a得到的氣缸套毛坯進行時效處理，將氣缸套立式擺放，溫度為550℃～600℃，保溫4h，冷卻方式為爐冷。

進一步的，對步驟9加工后的氣缸套進行三坐標檢驗。

進一步的，對步驟9加工后的氣缸套進行粗糙度檢驗。

本發明的用于斯特林發動機的氣缸套的疲勞壽命提高2倍以上，顯微硬度提高20%以上、耐磨性提高50%以上、耐腐蝕性提高40%以上，提高了氣缸套的機械性能，改善了易發生的穴蝕、腐蝕、疲勞開裂等問題，延長了氣缸套的使用壽命，采用本發明的斯特林發動機的氣缸套的加工工藝對氣缸體進行加工，減少了工藝裝備的投入，降低了制造成本，縮短了加工周期，節能環保，運用豪克能對金屬表面進行無切削量的加工，使氣缸套的精度大幅度提高，Ra值≤小于等于0.1。

具體實施方式

為使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本發明。