高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)動機(jī)氣缸蓋工作時承受很高的熱載荷和機(jī)械載荷，隨著發(fā)動機(jī)不斷向大馬力高 速度發(fā)展，對氣缸蓋材料提出更高的要求，它不僅要求有較高的強(qiáng)度和韌性，而且要求耐熱 疲勞性能好，能在較大的溫度梯度下工作。
[0003] 現(xiàn)有的大功率柴油機(jī)缸蓋的路線為蠕墨鑄鐵材料缸蓋+氣缸蓋底板加工卸荷槽 工藝，氣缸蓋底板加工卸荷槽用于消除氣缸蓋的熱應(yīng)力，該路線存在明顯的缺點：蠕墨鑄鐵 材料殘余應(yīng)力偏高、導(dǎo)熱性差、熱變形大、制造性（鑄造性能和機(jī)加工性能）較差且成本較 高；氣缸蓋底板加工卸荷槽工藝加工成本較高，降低氣缸蓋底板剛度，存在局部沖缸墊風(fēng) 險，缸墊中缸與缸之間封火圈需要局部增加密封補(bǔ)償板，缸墊成本增加，漏裝和裝配錯位的 風(fēng)險度增大。
[0004] 公開于該【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng) 當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單合理的高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋，該高強(qiáng)度發(fā)動 機(jī)氣缸蓋通過在原來灰鑄鐵材料的基礎(chǔ)上，基本不改變原有的材料成分及生產(chǎn)工藝，通過 加入微量納米改性粉體，改善材料金相組織的均勻性和連續(xù)性，顯著提高灰鐵材料的熱疲 勞強(qiáng)度，并且取消在氣缸蓋底板加工卸荷槽工藝，添加納米粉體后的灰鐵材料抗熱疲勞性 能和抗熱變形能力明顯提高；氣缸蓋底板取消加工卸荷槽工藝，底板表面加工應(yīng)力更低，剛 度更高，平面度更好；這種技術(shù)路線可以有效提高氣缸蓋、氣缸墊的可靠性，降低開裂、變 形、沖氣缸墊等風(fēng)險。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋，其采用在灰鑄鐵材料的基 礎(chǔ)上添加改性納米陶瓷粉體制造。
[0007] 優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋采用中頻感應(yīng)電爐熔煉合金，澆注 溫度為 1400-1430°c。
[0008] 優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，改性納米陶瓷粉體以爐內(nèi)加入法形式在灰鐵合金熔煉 時加入。
[0009] 優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，改性納米陶瓷粉體的添加百分比為0. 0% -0. 50%。
[0010] 優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，改性納米陶瓷粉體的添加百分比為〇. 〇% -0. 20%。
[0011] 優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋的底板未加工卸荷槽。
[0012] 優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，灰鑄鐵材料的牌號為HT250。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：該高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋通過在原來 灰鑄鐵材料的基礎(chǔ)上，基本不改變原有的材料成分及生產(chǎn)工藝，通過加入微量納米改性粉 體，改善材料金相組織的均勻性和連續(xù)性，顯著提高灰鐵材料的熱疲勞強(qiáng)度，并且取消在氣 缸蓋底板加工卸荷槽工藝，添加納米粉體后的灰鐵材料抗熱疲勞性能和抗熱變形能力明顯 提高；氣缸蓋底板取消加工卸荷槽工藝，底板表面加工應(yīng)力更低，剛度更高，平面度更好； 這種技術(shù)路線可以有效提高氣缸蓋、氣缸墊的可靠性，降低開裂、變形、沖氣缸墊等風(fēng)險。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明的未添加改性納米陶瓷粉體的灰鐵材料金相組織中的石墨形態(tài) (100X)圖。
[0015] 圖2是本發(fā)明的添加0. 20%改性納米陶瓷粉體的灰鐵材料金相組織中的石墨形 態(tài)（100X)圖。
[0016] 圖3是本發(fā)明的未添加改性納米陶瓷粉體的灰鐵材料金相組織中的基體組織 (500X)圖。
[0017] 圖4是本發(fā)明的添加0. 20%改性納米陶瓷粉體的灰鐵材料金相組織中的基體組 織（500X)圖。
[0018] 圖5是本發(fā)明的添加改性納米陶瓷粉體的灰鐵材料熱膨脹系數(shù)線性圖。
[0019] 圖6是本發(fā)明的第一深度冷熱沖擊臺架可靠性試驗循環(huán)圖。
[0020] 圖7是本發(fā)明的第二深度冷熱沖擊臺架可靠性試驗循環(huán)圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保 護(hù)范圍并不受【具體實施方式】的限制。
[0022] 除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語"包括"或其變 換如"包含"或"包括有"等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它 元件或其它組成部分。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明【具體實施方式】的高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋在灰鑄鐵材料（HT250)的基礎(chǔ) 上，基本不改變原有的材料成分及生產(chǎn)工藝，通過加入微量納米改性粉體，改善材料金相組 織的均勻性和連續(xù)性，顯著提高灰鐵材料的熱疲勞強(qiáng)度，并且取消在氣缸蓋底板加工卸荷 槽工藝，與國外先進(jìn)設(shè)計工藝同步，使其能應(yīng)用于更高要求的發(fā)動機(jī)氣缸蓋生產(chǎn)中，添加納 米粉體后的灰鐵材料抗熱疲勞性能和抗熱變形能力明顯提高；氣缸蓋底板取消加工卸荷槽 工藝，底板表面加工應(yīng)力更低，剛度更高，平面度更好；這種技術(shù)路線可以有效提高氣缸蓋、 氣缸墊的可靠性，降低開裂、變形、沖氣缸墊等風(fēng)險。
[0024] 其中，灰鑄鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵，主要成分是鐵、碳、娃、猛、硫、憐，具有良 好的力學(xué)性能、鑄造性能、減震性、耐磨性和切削加工性能，以及低的缺口敏感性，是應(yīng)用最 廣的鑄鐵。但是，灰鑄鐵材料其散熱性能差、抵抗熱疲勞的能力差，容易導(dǎo)致氣缸蓋底板氣 門座孔鼻梁區(qū)產(chǎn)生裂紋缺陷，進(jìn)而導(dǎo)致氣缸蓋的失效。
[0025] 添加的微量納米改性粉體為改性納米陶瓷粉體，改性納米陶瓷粉體是通過對納米 陶瓷粉體的表面改性而成，其中納米陶瓷粉體是一種典型的強(qiáng)共價鍵性陶瓷粒子，具有高 強(qiáng)度、高彈性模量、耐熱、耐磨、耐高溫以及成本低等優(yōu)點，作為顆粒增強(qiáng)體常被用在金屬基 復(fù)合材料的制備中。
[0026] 本發(fā)明【具體實施方式】的高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋采用在灰鑄鐵材料的基礎(chǔ)上加入微 量改性納米陶瓷粉體以提高灰鐵材料的抗熱疲勞性能和抗熱變形能力。本發(fā)明具體實施方 式的高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋采用中頻感應(yīng)電爐熔煉合金，澆注溫度為1400_1430°C，改性納米 陶瓷粉體以爐內(nèi)加入法形式在灰鐵合金熔煉時加入，來提高材料力學(xué)性能。
[0027] 隨著微量改性納米陶瓷粉體的加入，灰鐵合金的力學(xué)性能有不同程度的改善：抗 拉強(qiáng)度基本上沒有變化，硬度有小幅增加，磨損量逐漸下降，抗熱沖擊次數(shù)提高約50%。由 此可見，微量改性納米陶瓷粉體的加入最重要的貢獻(xiàn)，在于顯著提高灰鐵材料的熱疲勞壽 命，使該種材料能適用于更高要求的發(fā)動機(jī)氣缸蓋中。力學(xué)性能的具體數(shù)據(jù)如表1所示：
[0028] 表1.添加改性納米陶瓷粉體的灰鐵材料力學(xué)性能
[0029]
【主權(quán)項】
1. 一種高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋，其特征在于，其采用在灰鑄鐵材料的基礎(chǔ)上添加改性納 米陶瓷粉體制造。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋，其特征在于，所述高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸 蓋采用中頻感應(yīng)電爐熔煉合金，澆注溫度為1400_1430°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋，其特征在于，所述改性納米陶瓷粉體 以爐內(nèi)加入法形式在灰鐵合金熔煉時加入。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋，其特征在于，所述改性納米陶瓷粉體 的添加百分比為〇.〇% -0.50%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋，其特征在于，所述改性納米陶瓷粉體 的添加百分比為〇.〇% -0.20%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋，其特征在于，所述高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸 蓋的底板未加工卸荷槽。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋，其特征在于，所述灰鑄鐵材料的牌號 為 HT250。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋。該高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋采用在灰鑄鐵材料的基礎(chǔ)上添加改性納米陶瓷粉體制造。該高強(qiáng)度發(fā)動機(jī)氣缸蓋在原來灰鑄鐵材料的基礎(chǔ)上，基本不改變原有的材料成分及生產(chǎn)工藝，通過加入微量納米改性粉體，改善材料金相組織的均勻性和連續(xù)性，顯著提高灰鐵材料的熱疲勞強(qiáng)度，并且取消在氣缸蓋底板加工卸荷槽工藝，添加納米粉體后的灰鐵材料抗熱疲勞性能和抗熱變形能力明顯提高；氣缸蓋底板取消加工卸荷槽工藝，底板表面加工應(yīng)力更低，剛度更高，平面度更好；這種技術(shù)路線可以有效提高氣缸蓋、氣缸墊的可靠性，降低開裂、變形、沖氣缸墊等風(fēng)險。
【IPC分類】F02F1-24, C22C33-08
【公開號】CN104611621
【申請?zhí)枴緾N201510074664
【發(fā)明人】潘斯寧, 于筍, 黎華文, 朱杰, 蘇異新
【申請人】廣西玉柴機(jī)器股份有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月12日