一種柴油機(jī)氣缸套擠滲碳化硅表面處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種柴油機(jī)氣缸套擠滲碳化硅表面處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]氣缸套表面是柴油機(jī)的最主要摩擦表面。柴油機(jī)的壽命主要是由氣缸套的磨損決定的。隨著柴油機(jī)的不斷強(qiáng)化，氣缸套的工作條件更加惡劣。為延長發(fā)動機(jī)的壽命，提高氣缸套的耐磨性顯得尤為迫切。
[0003]氣缸套的材質(zhì)一般為普通灰鑄鐵(HB170-230)、高磷鑄鐵、硼鑄鐵、釩鈦鑄鐵等。灰鑄鐵成本低，耐磨性差，而硼鑄鐵、釩鈦鑄鐵成本較高，耐磨性也較好，在國內(nèi)外應(yīng)用的較廣。
[0004]氣缸套的磨損特點(diǎn)是第一道活塞環(huán)上死點(diǎn)處磨損最大并形成明顯的臺階，在活塞環(huán)的下死點(diǎn)處磨損也較為顯著。這是因?yàn)檫@兩個(gè)地方，活塞環(huán)運(yùn)動速度為零，不易建立油膜形成邊界狀態(tài)的摩擦，所以磨損較大，而在上死點(diǎn)處，還因?yàn)檫@時(shí)的氣壓力最大，同時(shí)燃燒產(chǎn)物中的酸性物質(zhì)對缸壁起腐蝕作用，所以磨損特別大。而在中間部的磨損是比較均勻的，這就是氣缸套的正常磨損，氣缸套除了正常磨損外，還有腐蝕磨損，空氣和機(jī)油中的雜質(zhì)所形成的磨料所引起的磨損，這些情況也對氣缸套的磨損影響非常大。
[0005]為了提高氣缸套的耐磨性，可在氣缸套材料中添加鎳、鉻、銅等合金元素。但是對于使用負(fù)荷較重的發(fā)動機(jī)來說，在氣缸套中加入少量合金元素，并不能保證氣套有足夠的耐磨性，而添加大量的貴重合金元素又會使氣缸套成本大大增加。此外，氣缸套除了其內(nèi)表面以外，其他表面的耐磨性要求實(shí)際上并不高或者并沒有耐磨性要求。為了解決這一矛盾，我們常在普通材料氣缸套內(nèi)表面進(jìn)行表面處理，以顯著提高其耐磨性。
[0006]目前，國內(nèi)外氣缸套主要的表面處理工藝為:氣缸套內(nèi)表面鍍鉻、鍍銅；高頻淬火、激光淬火；表面磷化處理；平頂網(wǎng)紋珩磨等。而鍍鉻、鍍銅成本高，環(huán)境影響大；平頂網(wǎng)紋珩磨，工藝操控難度大；高頻淬火，氣缸套易產(chǎn)生裂紋；激光淬火，設(shè)備投入大，生產(chǎn)效率不高；表面磷化處理，耐磨性的提高不顯著。
[0007]依據(jù)高磷鑄鐵開拓的耐磨機(jī)理:在珠光體為主的基體上，除分布中細(xì)片狀石墨以夕卜，還分布高硬度的硬化相。在摩擦過程中硬化相形成支承的第一摩擦面，軟基體形成第二摩擦面。鑄鐵表面的耐磨性隨硬化相的硬度提高而提高；隨塊度適中、分布均化而提高。如何在鑄鐵中形成硬度高、塊度適中、分布均勻又不損壞鑄鐵的冷熱加工性能的硬化相，一直是本申請人尋求提高缸套使用壽命降低其成本的方法和目的。
[0008]氣缸套擠滲碳化硅是一項(xiàng)機(jī)械表面處理工藝。英國“萊斯道爾”公司早在上世紀(jì)八十年代中期就提出了氣缸套擠滲碳化硅的工藝設(shè)想。在其“契夫登”坦克L60型二沖程柴油機(jī)上。隨后，英國、美國、日本等國都作了許多研究，但在深入研究和推廣應(yīng)用上都沒能獲得突破；國內(nèi)在上世紀(jì)八十年代也進(jìn)行過一些研究，但也沒能深入研究下去。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實(shí)用新型的目的是針對上述現(xiàn)狀，旨在提供一種可處理普通灰鑄鐵柴油機(jī)缸套，工藝簡單、材料和擠滲成本低，生產(chǎn)效率高，能顯著提高氣缸套內(nèi)表面的耐磨性的一種柴油機(jī)氣缸套擠滲碳化硅表面處理裝置。
[0010]本實(shí)用新型目的的實(shí)現(xiàn)方式為，一種用柴油機(jī)氣缸套擠滲碳化硅表面處理裝置，由基架部分、缸套定位夾緊部分、往復(fù)旋轉(zhuǎn)部分以及缸套擠滲部分組成；
[0011]壓緊油缸固定在龍門架上，旋轉(zhuǎn)馬達(dá)固定在往復(fù)油缸的活塞桿上，帶動旋轉(zhuǎn)馬達(dá)上下往復(fù)運(yùn)動，并由兩導(dǎo)桿導(dǎo)向；擠滲桿上端與旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的輸出軸相連接，下段伸入試驗(yàn)缸套，下端與擠滲體相連；配油盤套在擠滲6上部，配油盤內(nèi)孔與擠滲桿外圓為間隙配合，配油盤內(nèi)孔上下兩端各裝有一旋轉(zhuǎn)密封圈；四塊擠滲壓條豎直均布鑲嵌在擠滲體外圓周內(nèi)，每塊擠滲壓條由上下兩根柱塞頂著，并在四條擠滲壓條圍成的圓周上下各箍一道緊箍彈簧，壓緊塊固定在壓緊油缸的套筒活塞下端，碳化硅喂入口固定在龍門架上；試驗(yàn)缸套固定在缸套定位工裝上，缸套定位工裝固定在基座上。
[0012]采用本實(shí)用新型，可處理普通灰鑄鐵柴油機(jī)缸套，工藝簡單、材料和擠滲成本低，生產(chǎn)效率高；可將硬度極高的碳化硅微粒，機(jī)械地強(qiáng)制地壓入、鑲嵌并均勻分布到柴油機(jī)氣缸套內(nèi)表面上，形成一種軟基體，硬質(zhì)點(diǎn)的表面結(jié)構(gòu)和多網(wǎng)紋小平臺的表面形態(tài)，從而可顯著地提高氣缸套內(nèi)表面的耐磨性。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖，
[0014]圖2是圖1的I部分放大示意圖，
[0015]圖3是圖1的P部分放大示意圖，
[0016]圖4是本實(shí)用新型的液壓原理圖，
[0017]圖5是柴油機(jī)氣缸套缸套加工的結(jié)構(gòu)圖，
[0018]圖6是碳化硅微粒鑲嵌缸套內(nèi)表面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]參照圖1、2、3，本實(shí)用新型由基架部分、缸套定位夾緊部分、往復(fù)旋轉(zhuǎn)部分以及缸套擠滲部分組成；所述基架部分由基座13，龍門架2組成；缸套定位夾緊部分由缸套定位工裝12，壓緊塊8，壓緊油缸7組成；往復(fù)旋轉(zhuǎn)部分由往復(fù)油缸1，導(dǎo)向桿3，旋轉(zhuǎn)馬達(dá)4組成；缸套擠滲部分由配油盤5，擠滲桿6，擠滲體10，四根擠滲壓條11，柱塞14，碳化硅喂入口 16組成。
[0020]壓緊油缸7固定在龍門架2上，旋轉(zhuǎn)馬達(dá)4固定在往復(fù)油缸I的活塞桿上，帶動馬達(dá)4上下往復(fù)運(yùn)動，并由兩導(dǎo)桿3導(dǎo)向，擠滲桿6上端與旋轉(zhuǎn)馬達(dá)4的輸出軸相連接，下端與擠滲體10相連。往復(fù)油缸、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)驅(qū)動擠滲裝置的擠滲桿，擠滲體，擠滲壓塊在缸套內(nèi)往復(fù)旋轉(zhuǎn)，其往復(fù)旋轉(zhuǎn)速度由單向節(jié)流閥控制，采用回油節(jié)流以減小油路的沖擊與振動；往復(fù)、旋轉(zhuǎn)速度可由流量計(jì)顯示計(jì)算得出。
[0021]配油盤5套在擠滲桿6上部，配油盤5內(nèi)孔與擠滲桿外圓為間隙配合，配油盤內(nèi)孔上下兩端各裝有一旋轉(zhuǎn)密封圈，以保證它們相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)配合部位的密封。并設(shè)有旋轉(zhuǎn)過油通道，以保證它們相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)配合部位的密封；四塊擠滲壓條11豎直均布鑲嵌在擠滲體10外圓周內(nèi)，每塊擠滲壓條11由上下兩根柱塞15頂著，并在四條擠滲壓條11圍成的圓周上下各箍一道緊箍彈簧14，以免擠滲壓條脫落(見圖3)。下段伸入試驗(yàn)缸套9，下端與擠滲體10采用密封的萬向球相連，在擠滲時(shí)以彌補(bǔ)缸套定位工裝的誤差對缸套內(nèi)孔精度的影響。
[0022]配油盤5可隨擠滲桿上下往復(fù)運(yùn)動，擠滲桿在配油盤內(nèi)孔中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，其作用是使液壓系統(tǒng)的擠滲壓力油通過配油盤正常流入上下往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的擠滲桿6的油路中。擠滲壓力油通過配油盤，擠滲桿，擠滲體推動柱塞15，使擠滲壓塊漲緊缸套，以實(shí)現(xiàn)缸套內(nèi)表面與擠滲壓塊之間的碳化硅微粒擠滲并鑲嵌到缸套內(nèi)表面上。
[0023]壓緊塊8固定在壓緊油缸的套筒活塞下端，碳化硅喂入口 16固定在龍門架上；試驗(yàn)缸套固定在缸套定位工裝12上，缸套定位工裝固定在基座13上，增加上下往復(fù)運(yùn)動的穩(wěn)定性。
[0024]將試驗(yàn)缸套9是放置在缸套定位工裝12上的內(nèi)止口上進(jìn)行定位的(如圖3的I放大)，液壓系統(tǒng)(如圖4)壓力油經(jīng)電磁換向閥(d-ΙΙ)換向到壓緊油缸7的A3、B3油口，然后夾緊油缸7通過液壓系統(tǒng)換向使夾緊油缸活塞下行將缸套壓緊。
[0025]參照圖4，液壓系統(tǒng)中有空氣濾清器17、油位油溫計(jì)18、吸油濾清器19、油栗20、接壓力表的接線21、電機(jī)22、接配油盤的接線23、減壓閥24、溢流閥25、接壓力傳感器的接線26、電磁換向閥一 27、單向節(jié)流閥28、接旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的接頭A1、B129，接流量計(jì)的接線一 30、接往復(fù)油缸的接頭A2、B231，接流量計(jì)的接線二 32、接夾緊油缸的接頭A3、B333，電磁換向閥二 34。
[0026]參照圖5，柴油機(jī)氣缸套缸套上有上肩臺35，其與冷卻水接觸的套體37上、下有上定位外圓36、下定位外圓38，其上有阻水槽部分39。
[0027]采用本實(shí)用新型，待處理的柴油機(jī)氣缸套9放置在缸套定位工裝12上的內(nèi)止口上并定位，液壓系統(tǒng)的減壓閥24 —路接壓力傳感器，一路經(jīng)電磁換向閥二 34接配油盤5。
[0028]液壓系統(tǒng)(見圖4)壓力油經(jīng)電磁換向閥一 27換向到壓緊油缸7的A3、B3油口，夾緊油缸7通過液壓系統(tǒng)換向使夾緊油缸活塞下行將待處理的柴油機(jī)氣缸套壓緊。擠滲壓力油通過配油盤5，擠滲桿6，擠滲體10推動柱塞15，使擠滲壓塊漲緊待處理的柴油機(jī)氣缸套，以實(shí)現(xiàn)待處理的柴油機(jī)氣缸套內(nèi)表面與擠滲壓塊之間的碳化硅微粒40擠滲并鑲嵌到待處理的柴油機(jī)氣缸套內(nèi)表面41，形成一種軟基體，硬質(zhì)點(diǎn)的表面結(jié)構(gòu)和多網(wǎng)紋小平臺的表面形態(tài)，從而可顯著地提高氣缸套內(nèi)表面的耐磨性(見圖6)。擠滲壓力由減壓閥24進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0029]采用本實(shí)用新型對普通灰口鑄鐵材料氣缸套經(jīng)過擠滲碳化硅表面處理后，經(jīng)六小時(shí)快速模擬磨損試驗(yàn)，氣缸套的磨損量控制在0.05mm以內(nèi)，對比可判斷出，柴油機(jī)氣缸套實(shí)際使用壽命預(yù)期可提高至8000-10000小時(shí)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種柴油機(jī)氣缸套擠滲碳化硅表面處理裝置，其特征在于:由基架部分、缸套定位夾緊部分、往復(fù)旋轉(zhuǎn)部分以及缸套擠滲部分組成； 壓緊油缸固定在龍門架上，旋轉(zhuǎn)馬達(dá)固定在往復(fù)油缸的活塞桿上，帶動旋轉(zhuǎn)馬達(dá)上下往復(fù)運(yùn)動，并由兩導(dǎo)桿導(dǎo)向；擠滲桿上端與旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的輸出軸相連接，下段伸入試驗(yàn)缸套，下端與擠滲體相連；配油盤套在擠滲桿上部，配油盤內(nèi)孔與擠滲桿外圓為間隙配合，配油盤內(nèi)孔上下兩端各裝有一旋轉(zhuǎn)密封圈；四塊擠滲壓條豎直均布鑲嵌在擠滲體外圓周內(nèi)，每塊擠滲壓條由上下兩根柱塞頂著，并在四條擠滲壓條圍成的圓周上下各箍一道緊箍彈簧壓緊塊固定在壓緊油缸的套筒活塞下端，碳化硅喂入口固定在龍門架上；試驗(yàn)缸套固定在缸套定位工裝上，缸套定位工裝固定在基座上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柴油機(jī)氣缸套擠滲碳化硅表面處理裝置，其特征在于:柴油機(jī)氣缸套上有上肩臺(35)，其與冷卻水接觸的套體(37)上、下有上定位外圓(36)、下定位外圓(38)，其上有阻水槽部分(39)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種柴油機(jī)氣缸套擠滲碳化硅表面處理裝置，由基架部分、缸套定位夾緊部分、往復(fù)旋轉(zhuǎn)部分以及缸套擠滲部分組成；壓緊油缸固定在龍門架上，往復(fù)油缸帶動旋轉(zhuǎn)馬達(dá)上下往復(fù)運(yùn)動，并由兩導(dǎo)桿導(dǎo)向；擠滲桿上端與旋轉(zhuǎn)馬達(dá)相連接，下端與擠滲體相連；配油盤套在擠滲桿外,配油盤內(nèi)孔與之配合,四塊擠滲壓條均布鑲嵌在擠滲體外圓周內(nèi)，還有壓緊塊、碳化硅喂入口。試驗(yàn)缸套固定在缸套定位工裝上，缸套定位工裝固定在基座上。采用本實(shí)用新型，可處理普通灰鑄鐵柴油機(jī)缸套，材料和擠滲成本低，生產(chǎn)效率高；可將硬度極高的碳化硅微粒，機(jī)械地強(qiáng)制地壓入、鑲嵌并均勻分布到柴油機(jī)氣缸套內(nèi)表面上，使用壽命可達(dá)8000-10000小時(shí)。
【IPC分類】C23C24/02
【公開號】CN204874741
【申請?zhí)枴緾N201520664900
【發(fā)明人】王小平, 馮天玉, 王焱清, 張凱鑫, 張濤, 黃世明
【申請人】湖北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月28日