CN105798268A - 双金属复合发动机缸体及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双金属复合发动机缸体及其制作方法，所述方法包括：将高铬铸铁采用离心浇铸方法制成高铬铸铁缸筒；高铬铸铁缸筒制成后，对所述高铬铸铁缸筒进行粗加工留加工余量；粗加工后，对所述高铬铸铁缸筒进行热处理，热处理的温度为1000℃‑1200℃；热处理后，采用模具在所述高铬铸铁缸筒的外侧浇铸轻金属，制成双金属缸体；对所述双金属缸体进行精加工，制成所述双金属复合发动机缸体。通过本发明的制作方法制得的双金属复合缸体，其洛氏硬度可达到62‑65；相较于传统的缸体更加耐磨，耐冲击，耐高温，耐腐蚀；可大大延长发动机的使用寿命；本发明的制备工艺简便，易加工，成品率高；整体重量轻。
Description
技术领域
本发明属于发动机技术领域，特别涉及一种双金属复合发动机缸体及其制作方法。
背景技术
发动机作为飞机、汽车、船舶、装甲运兵车的“心脏”，其轻量化日益得到关注和发展。
目前已有一些国家和公司已研制出全铝发动机，全铝发动机采用的是压铸铝材料，压铸铝材料比铸铁轻很多，在此基础上，将发动机缸体采用铸铝与高铬铸铁制成双金属复合发动机缸体，由此制成的双金属缸体具有重量轻、功率大、缸体耐磨性能高、耐高温、耐腐蚀、抗老化等优点。
双金属复合发动机最大的优点是重量轻、耐磨性能好，由于发动机整体全铸铝、只有活塞缸体材料为高铬铸铁，使得发动机的总重量可以减轻数倍，以飞机为例，可大大增加飞机的飞行速度，并且增加飞机的载重量。
发明内容
本发明的目的是提供一种双金属复合发动机缸体及其制备方法，通过本发明的制作方法制得的缸体，其洛氏硬度可达到62-65；相较于传统的缸体更加耐磨，耐冲击，耐高温，耐腐蚀；可大大延长发动机的使用寿命；本发明的制备工艺简便，易加工，成品率高；整体重量轻。
为实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种双金属复合发动机缸体的制作方法，所述方法包括：在1480℃-1500℃温度环境下，将液态高铬铸铁采用离心浇铸方法制成高铬铸铁缸筒；高铬铸铁缸筒制成后，对所述高铬铸铁缸筒进行粗加工留加工余量；粗加工后，对所述高铬铸铁缸筒进行热处理；热处理后，采用模具在所述高铬铸铁缸筒的外侧浇铸轻金属，制成双金属缸体；对所述双金属缸体进行精加工，制成所述双金属复合发动机缸体。
优选的，所述将液态高铬铸铁采用离心浇铸方法制成缸体的步骤中，转速为900转/min-1500转/min。
优选的，所述对所述高铬铸铁缸筒进行粗加工留加工余量的步骤中，所述粗加工的加工余量的厚度在3mm-5mm之间。
其中，所述对所述高铬铸铁缸筒进行热处理的步骤，其包括：加热：在1000℃-1200℃温度环境下，对所述高铬铸铁缸筒进行加热处理；保温：加热完成后，对所述高铬铸铁缸筒进行保温处理8-16小时；冷却：保温完成后，对所述高铬铸铁缸筒进行冷却处理；低温回火：冷却完成后，在350℃-380℃温度环境下，对所述高铬铸铁缸筒进行低温回火处理8-16小时。
优选的，所述轻金属为铝或铝合金。
本发明的另一个方面提供了一种根据上述的制作方法制成的双金属复合发动机缸体，所述双金属复合发动机缸体的内层为高铬铸铁，外层为轻金属。
优选的，所述轻金属为铝或铝合金
如上所述，通过本发明的制作方法制得的双金属复合发动机缸体，其洛氏硬度可达到62-65；相较于传统的缸体更加耐磨，耐冲击，耐高温，耐腐蚀；可大大延长发动机的使用寿命；本发明的制备工艺简便，易加工，成品率高；整体重量轻。
附图说明
图1是本发明的双金属复合发动机缸体的制作方法的工艺流程图；
图2是本发明的热处理的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
图1是本发明的双金属复合发动机缸体的制作方法的工艺流程图。
如图1所示，本发明的双金属复合发动机缸体的制作方法，所述包括：
步骤S1，在1480℃-1500℃温度环境下，将液态高铬铸铁采用离心浇铸方法制成高铬铸铁缸筒。
本步骤中，在1480℃-1500℃温度环境下，采用离心方法将液态高铬铸铁制成高铬铸铁缸筒，转速为900转/min-1500转/min。具体的，将液态高铬铸铁放在旋转的模具中，模具的转速为900转/min-1500转/min，使液态高铬铸铁在离心力的作用下制成高铬铸铁缸筒。
离心铸造具有下述的一些特点：
1)液体金属能在铸型中形成中空的圆柱形自由表面，这样便可不用型芯就能铸出中空的铸件，大大简化了铸件的生产过程；
2)由于旋转时液体金属所产生的离心力作用，离心铸造工艺可提高金属充镇铸型的能力；
3)由于离心力的作用，改善了补缩条件，气体和非金属夹杂也易于自液体金属中排出，因此离心铸件的组织较致密，缩孔(缩松)、气孔、夹杂等缺陷较少。步骤S2，缸体制成后，对所述缸体进行粗加工留加工余量。
高铬铸铁缸筒制成后，进一步对所述高铬铸铁缸筒进行粗加工并留加工余量。可选的，所述粗加工的加工余量的厚度在3mm-5mm之间，留加工余量的目的是防止后续进行热处理以及精加工时，高铬铸铁缸筒发生收缩。
步骤S3，粗加工后，对所述高铬铸铁缸筒进行热处理。
本步骤中，对所述高铬铸铁缸筒进行粗加工后，进一步对所述高铬铸铁缸筒进行热处理，通过热处理，使高铬铸铁缸体具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能。
图2是本发明的热处理的工艺流程图。
如图2所示，所述对所述高铬铸铁缸筒进行热处理的步骤包括：
步骤S31，加热：在1000℃-1200℃温度环境下，对所述高铬铸铁缸筒进行加热处理。
步骤S32，保温：加热完成后，对所述高铬铸铁缸筒进行保温处理8-16小时。
步骤S33，冷却：保温完成后，对所述高铬铸铁缸筒进行冷却处理。
可选的，冷却的方法常用的有接触冰冷却、空气冷却、水冷却、风冷、真空冷却等。
步骤S34，低温回火：冷却完成后，在350℃-380℃温度环境下，对所述高铬铸铁缸筒进行低温回火处理8-16小时。低温回火的目的是消除应力，稳定组织和性能。
步骤S4，热处理后，采用模具在所述高铬铸铁缸筒的外侧浇铸轻金属，制成双金属缸体。
本步骤中，热处理完成后，进一步对所述高铬铸铁缸筒进行浇铸，具体的，采用模具(或特制工装)在所述高铬铸铁缸筒的外侧壁浇铸轻金属，制成双金属缸体。优选的，所述轻金属为铝或铝合金。
步骤S5，对所述双金属缸体进行精加工，制成所述双金属复合发动机缸体。
本步骤中，浇铸轻金属后，进一步对所述双金属缸体进行精加工。
本发明还提供了一种双金属复合发动机缸体，根据上述双金属复合发动机缸体的制备方法制成，所述双金属复合发动机缸体的内层为高铬铸铁，外层为轻金属。
如上所述，详细介绍了本发明的双金属复合发动机缸体及其制备方法，本发明选用一种性能优良而受到特别重视的抗磨材料-高铬铸铁，将液态高铬铸铁加工成缸体之后，依次进行粗加工、热处理、浇铸轻金属、精加工，最终制成所述双金属复合发动机缸体，通过本发明的制作方法制得的双金属复合发动机缸体，其洛氏硬度可达到62-65；相较于传统的缸体更加耐磨，耐冲击，耐高温，耐腐蚀；可大大延长发动机的使用寿命；本发明的制备工艺简便，易加工，成品率高；整体重量轻。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (7)
1.一种双金属复合发动机缸体的制作方法，其包括：
在1480℃-1500℃温度环境下，将液态高铬铸铁采用离心浇铸方法制成高铬铸铁缸筒；
高铬铸铁缸筒制成后，对所述高铬铸铁缸筒进行粗加工留加工余量；
粗加工后，对所述高铬铸铁缸筒进行热处理；
热处理后，采用模具在所述高铬铸铁缸筒的外侧浇铸轻金属，制成双金属缸体；
对所述双金属缸体进行精加工，制成所述双金属复合发动机缸体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将液态高铬铸铁采用离心浇铸方法制成高铬铸铁缸筒的步骤中，转速为900转/min-1500转/min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述高铬铸铁缸筒进行粗加工留加工余量的步骤中，所述粗加工的加工余量的厚度在3mm-5mm之间。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述高铬铸铁缸筒进行热处理的步骤，其包括：
加热：在1000℃-1200℃温度环境下，对所述高铬铸铁缸筒进行加热处理；
保温：加热完成后，对所述高铬铸铁缸筒进行保温处理8-16小时；
冷却：保温完成后，对所述高铬铸铁缸筒进行冷却处理；
低温回火：冷却完成后，在350℃-380℃温度环境下，对所述高铬铸铁缸筒进行低温回火处理8-16小时。
5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述轻金属为铝或铝合金。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的制备方法制成的双金属复合发动机缸体，所述双金属复合发动机缸体的内层为高铬铸铁，外层为轻金属。
7.根据权利要求6所述的双金属复合发动机缸体，所述轻金属为铝或铝合金。
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