CN101476091A - 拔管连铸薄壁气缸套及其铸造工艺 - Google Patents

拔管连铸薄壁气缸套及其铸造工艺 Download PDF

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张顺先
韦斌
严海
贝贤
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Abstract

本发明公开了拔管连铸薄壁气缸套及其铸造工艺，由以下组份组成：C 2.7～2.9％，Si 1.8～2.0％，Mn 0.25～0.40％，Cu 0.60～0.90％，Ni 0.20～0.40％，Mo 0.25～0.45％，Cr 0.20～0.35％，Re 0.15～0.25％，Sb 0.10～0.20％，Fe 92.15～93.75％；按上述组份要求选料，1560℃熔炼；熔炼后净化保温5分钟，加入的0.6％的硅钡粉孕育处理；孕育处理后拨管式连铸，浇注温度1370－1420℃，浇注速度1.6kg/s，推进压力2.5MPa/cm2；浇注后冷却、牵引、割断，牵引拉力2000kg/N，割断长度2m；毛坯继续割断成0.2m的单体；对单体时效处理4.5小时后依次粗车外圆、精镗内孔、平台网纹珩磨、抛光、清洗、检验、包装入库。本发明减少材料利用量提高气缸套的机械性能和金相组织。

Description

拔管连铸薄壁气缸套及其铸造工艺
技术领域
本发明涉及薄壁气缸套及其铸造工艺，具体涉及一种拔管连铸薄壁气缸套及其铸造工艺，适用于汽车、轿车增压发动机的配套。
背景技术
目前，气缸套的制造工艺均采用砂型铸造和离心铸造。砂型铸造时，材料利用率只有五分之一，而且金相组织疏松，机械性能低，工效低，废品率很高；金属离心铸造时，由于受模具出模结构的限制，需有一定的出模斜度，同时因离心铸造离心力的作用，致使缸套毛坯外圆硬度高，内表面硬度软，硬度差较大，内外壁的余量很大，材料利用率低，仅为毛坯重量的三分之一。这两种铸造工艺已经不能适应当今能源危机和高档发动机的需要。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种拔管连铸薄壁气缸套及其铸造工艺，减少材料利用量，降低能源消耗，提高气缸套的机械性能和金相组织，增强耐磨性，延长发动机使用寿命。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：该气缸套由以下组份重量百分比组成：C 2.7～2.9％，Si 1.8～2.0％，Mn 0.25～0.40％，Cu 0.60～0.90％，Ni 0.20～0.40％，Mo 0.25～0.45％，Cr 0.20～0.35％，Re 0.15～0.25％，Sb 0.10～0.20％，Fe 92.15～93.75％。
该气缸套的铸造工艺包括以下具体步骤：1、按上述气缸套组份要求选料，1560℃熔炼；2、熔炼后净化保温5分钟，加入钢水重量的0.6％的硅钡粉孕育处理；3、孕育处理后拨管式连铸，浇注温度1370-1420℃，浇注速度1.6kg/s，推进压力2.5MPa/cm2；4、浇注后冷却、牵引、割断，牵引拉力2000kg/N，割断长度2m；5、毛坯继续割断成0.2m的单体；6、对单体时效处理4.5小时后依次粗车外圆、精镗内孔、精车外圆及倒角、粗珩磨内孔、平台网纹珩磨、抛光、清洗、检验、包装入库。
该薄壁气缸套的毛坯采用拔管冷却铸造，内外圆的余量为1.5毫米；气缸套为直筒型，外圆为镜面，在气缸套的上端面与下端面之间的外圆上设上倒角、下倒角，在气缸套的上端面与下端面之间的内表面设上倒角、下倒角，在气缸套内表面上分布平台网纹，平台网纹由深沟槽和小平台组成。
所述的平台网纹的技术参数为：粗糙度Rz0.55～0.90μm，核心粗糙度Rk 0.35～0.65μm，网纹顶峰高度Rpk 0.3μm，网纹沟槽深度1.3～2.0μm，网纹沟槽与核心粗糙度的比值Rvk/Rk≥2.5，1μm以上支承率Mr1小于7％，实际支承接触面积Mr2>70％。
本发明具有以下优点：1、采用拔管冷却铸造，内外圆的余量仅留1.5毫米，其工效是离心铸造的20倍，材料利用率为70％；2、由小平台和深沟槽组成平台网纹，小平台主要起摩擦副的活塞环高速往复运动作用和建立高强度均匀分布的油膜层，深沟槽起储存润滑油作用，增强润滑性能，减少摩擦，增强耐磨性，延长发动机配件使用寿命，适用高档增压发动机的配套。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1.上端面，2.外圆上倒角，3.外圆，4.外圆下倒角，5.下端面，6.内表面下倒角，7.内表面，8.平台网纹，9.小平台，10.深沟槽，11.内表面上倒角。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1：气缸套由以下组份重量百分比组成：C 2.7％，Si 1.8％，Mn 0.25％，Cu 0.60％，Ni 0.20％，Mo 0.25％，Cr 0.20％，Re 0.15％，Sb 0.10％，Fe 93.75％。
依以下步骤铸造气缸套：1、按上述气缸套组份要求选料，1560℃熔炼；2、熔炼后净化保温5分钟，加入钢水重量的0.6％的硅钡粉孕育处理；3、孕育处理后拨管式连铸，浇注温度1370℃，浇注速度1.6kg/s，推进压力2.5MPa/cm2；4、浇注后冷却、牵引、割断，牵引拉力2000kg/N，割断长度2m；5、毛坯继续割断成0.2m的单体；6、对单体时效处理4.5小时后依次粗车外圆、精镗内孔、精车外圆及倒角、粗珩磨内孔、平台网纹珩磨、抛光、清洗、检验、包装入库。
采用拔管冷却铸造薄壁气缸套的毛坯，内外圆余量为1.5mm，切断即成单件毛坯；气缸套为直筒型，外圆为镜面，气缸套的上端面1与下端面5之间的外圆3上设外圆上倒角2和外圆下倒角4，在气缸套的上端面1与下端面5之间的缸套内表面7上设内表面下倒角6和内表面上倒角11，在气缸套内表面7上均匀分布平台网纹8，平台网纹8由小平台9和深沟槽10组成。
所述的平台网纹的技术参数为：粗糙度Rz 0.55μm，核心粗糙度Rk 0.35μm，网纹顶峰高度Rpk 0.3μm，网纹沟槽深度1.3μm，网纹沟槽与核心粗糙度的比值Rvk/Rk 2.5，1μm以上支承率Mr1 7％，实际支承接触面积Mr2 70％。
实施例2：气缸套材质由以下组份重量百分比组成：C 2.8％，Si 1.9％，Mn 0.325％，Cu 0.75％，Ni 0.3％，Mo 0.35％，Cr 0.275％，Re 0.175％，Sb 0.3％，Fe 92.825％。
依以下步骤铸造气缸套：1、按上述气缸套组份要求选料，1560℃熔炼；2、熔炼后净化保温5分钟，加入钢水重量的0.6％的硅钡粉孕育处理；3、孕育处理后拨管式连铸，浇注温度1395℃，浇注速度1.6kg/s，推进压力2.5MPa/cm2；4、浇注后冷却、牵引、割断，牵引拉力2000kg/N，割断长度2m；5、毛坯继续割断成0.2m的单体；6、对单体时效处理4.5小时后依次粗车外圆、精镗内孔、精车外圆及倒角、粗珩磨内孔、平台网纹珩磨、抛光、清洗、检验、包装入库。
采用拔管冷却铸造薄壁气缸套的毛坯，内外圆余量为1.5mm，气缸套为直筒型，外圆为镜面，气缸套的上端面1与下端面5之间的外圆3上设外圆上倒角2和外圆下倒角4，在气缸套的上端面1与下端面5之间的缸套内表面7上设内表面下倒角6和内表面上倒角11，在气缸套内表面7上均匀分布平台网纹8，平台网纹8由小平台9和深沟槽10组成。
所述的平台网纹的技术参数为：粗糙度Rz 0.70μm，核心粗糙度Rk 0.50μm，网纹顶峰高度Rpk 0.3μm，网纹沟槽深度1.60μm，网纹沟槽与核心粗糙度的比值Rvk/Rk≥2.6，1μm以上支承率Mr1 6％，实际支承接触面积Mr2 72％。
实施例3：气缸套材质由以下组份重量百分比组成：C 2.9％，Si 2.0％，Mn 0.40％，Cu 0.90％，Ni 0.40％，Mo 0.45％，Cr 0.35％，Re 0.25％，Sb 0.20％，Fe 92.15％。
依以下步骤铸造气缸套：1、按上述气缸套组份要求选料，1560℃熔炼；2、熔炼后净化保温5分钟，加入钢水重量的0.6％的硅钡粉孕育处理；3、孕育处理后拨管式连铸，浇注温度1420℃，浇注速度1.6kg/s，推进压力2.5MPa/cm2；4、浇注后冷却、牵引、割断，牵引拉力2000kg/N，割断后度2m；5、毛坯继续割断成0.2m的单体；6、对单体时效处理4.5小时后依次粗车外圆、精镗内孔、精车外圆及倒角、粗珩磨内孔、平台网纹珩磨、抛光、清洗、检验、包装入库。
采用拔管冷却铸造薄壁气缸套的毛坯，内外圆余量为1.5mm，气缸套为直筒型，外圆为镜面，气缸套的上端面1与下端面5之间的外圆3上设外圆上倒角2和外圆下倒角4，在气缸套的上端面1与下端面5之间的缸套内表面7上设内表面下倒角6和内表面上倒角11，在气缸套内表面7上均匀分布平台网纹8，平台网纹8由小平台9和深沟槽10组成。
所述的平台网纹的技术参数为：粗糙度Rz 0.90μm，核心粗糙度Rk 0.65μm，网纹顶峰高度Rpk 0.3μm，网纹沟槽深度2.0μm，网纹沟槽与核心粗糙度的比值Rvk/Rk 2.7，1μm以上支承率Mr1 5％，实际支承接触面积Mr2 75％。

Claims (4)

1.拔管连铸薄壁气缸套，其特征在于该气缸套由以下组份重量百分比组成：C 2.7～2.9％，Si 1.8～2.0％，Mn 0.25～0.40％，Cu0.60～0.90％，Ni 0.20～0.40％，Mo 0.25～0.45％，Cr 0.20～0.35％，Re 0.15～0.25％，Sb 0.10～0.20％，Fe 92.15～93.75％。
2.根据权利要求1所述的拔管连铸薄壁气缸套的铸造工艺，其特征在于该气缸套的铸造工艺包括以下具体步骤：1、按上述气缸套组份要求选料，1560℃熔炼；2、熔炼后净化保温5分钟，加入钢水重量的0.6％的硅钡粉孕育处理；3、孕育处理后拨管式连铸，浇注温度1370-1420℃，浇注速度1.6kg/s，推进压力2.5MPa/cm2；4、浇注后冷却、牵引、割断，牵引拉力2000kg/N，割断长度2m；5、毛坯继续割断成0.2m的单体；6、对单体时效处理4.5小时后依次粗车外圆、精镗内孔、精车外圆及倒角、粗珩磨内孔、平台网纹珩磨、抛光、清洗、检验、包装入库。
3.根据权利要求2所述的拔管连铸薄壁气缸套的铸造工艺，其特征在于：该薄壁气缸套的毛坯采用拔管冷却铸造，内外圆的余量为1.5毫米，气缸套为直筒型，外圆(3)为镜面，在气缸套的上端面1与下端面(5)之间的外圆(3)上设上倒角(2)、下倒角(4)，在气缸套的上端面与下端面之间的内表面(7)设上倒角(11)、下倒角(6)，在气缸套内表面(7)上分布平台网纹(8)，平台网纹(8)由深沟槽(10)和小平台(9)组成。
4.根据权利要求2所述的拔管连铸薄壁气缸套的铸造工艺，其特征在于所述的平台网纹参数为：粗糙度Rz0.55～0.90μm，核心粗糙度Rk0.35～0.65μm，网纹顶峰高度Rpk0.3μm，网纹沟槽深度1.3～2.0μm，网纹沟槽与核心粗糙度的比值Rvk/Rk≥2.5，1μm以上支承率Mr1小于7％，实际支承接触面积Mr2>70％。
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PB01 Publication
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