專利名稱：Cr-Mo合金鑄鐵薄壁缸套的強(qiáng)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種缸套的生產(chǎn)方法，具體的說是一種Cr-M0合金鑄鐵薄壁柴油機(jī)缸套的強(qiáng)化方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的鑄鐵缸套，一般采用Cr-Mo合金鑄鐵鑄成，缸套的結(jié)構(gòu)是一種帶凸緣的圓筒狀結(jié)構(gòu)，缸套的凸緣與發(fā)動(dòng)機(jī)箱體配合，凸緣為圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，凸緣的上下端面是平面，下端面與缸套的外圓柱面過渡處設(shè)計(jì)成圓角結(jié)構(gòu)。缸套的生產(chǎn)工藝方法是首先采用砂型鑄造等普通鑄造方法鑄造出缸套毛坯件，然后對毛坯件經(jīng)過打磨、機(jī)加工、熱處理等機(jī)械加工過程，制造成缸套。使用普通的鑄造加工方法鑄造而成缸套的內(nèi)部組織分布不均勻，容易因?yàn)槭芰Σ痪鶆虬l(fā)生變形；并且現(xiàn)行的缸套在組裝在發(fā)動(dòng)機(jī)箱體上時(shí)，缸套通過凸緣被壓緊連接在箱體上，薄壁缸套容易產(chǎn)生較大的變形量，凸緣與缸套的外圓柱面連接處要承受較大的表面應(yīng)力，在使用過程中很容易產(chǎn)生開裂。為了增加缸套的強(qiáng)度，一般的做法是增大缸套的壁厚，這樣又會(huì)造成缸套內(nèi)徑和容積的減小，從而大大降低了缸套的承載能力，所以普通缸套允許的單缸功率較低，功率覆蓋范圍小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種強(qiáng)化Cr-Mo合金鑄鐵薄壁缸套的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種Cr-Mo合金鑄鐵薄壁缸套的強(qiáng)化方法，采用離心鑄造技術(shù)鑄造出具有與箱體配合的凸緣的缸套毛坯件，對毛坯件進(jìn)行機(jī)械加工，將凸緣下端面加工出向外向上的與水平面呈5' 30'錐角的支承面，采用專用滾壓設(shè)備對凸緣下端面和缸套外圓處的過渡圓角用BjtKN滾壓力進(jìn)行局部強(qiáng)化滾壓。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述錐角為6' 20'。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述滾壓力為13.2^5ΚΝ。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得的技術(shù)進(jìn)步是經(jīng)過對缸套的加工工藝和結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，使缸套的強(qiáng)度大大提高，從而增大承載能力、提高缸套單缸功率。為確定本發(fā)明的技術(shù)方案，發(fā)明人設(shè)計(jì)了不同的實(shí)驗(yàn)方案，從試制、 檢測、驗(yàn)證、評價(jià)到最終確定狀態(tài)，先后經(jīng)歷了近6年時(shí)間，公司投入了大量的人力、物力。 缸套凸緣下端面錐角能夠?qū)Ω滋椎膹较蜃冃萎a(chǎn)生影響，進(jìn)而影響缸套的拉應(yīng)力，下端面為平面或者負(fù)角角度甚至錐角過小都會(huì)加劇缸套的徑向變形量和拉應(yīng)力，是缸套變形異常產(chǎn)生故障隱患的重要原因之一，因此本發(fā)明通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證出合理的錐角角度。為確定缸套凸緣的下平面錐角對缸套變形量的影響，申請人分別制作了許多不同錐角方案的缸套樣品， 并進(jìn)行了變形量檢測，對比不同錐角設(shè)計(jì)方案的異同，發(fā)現(xiàn)凸緣下端面與水平面呈5' 30'向外向上的錐角具有減少缸套變形的效果，下端面的錐角為6' 20'時(shí)效果最好。 使用滾壓圓角技術(shù)，對缸套圓角進(jìn)行局部強(qiáng)化，可以增加圓角部位表面預(yù)應(yīng)力，有利于消除局部因加工刀痕產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象，提高缸套的承載能力，但滾壓力的大小對缸套的強(qiáng)化也有影響。為確定滾壓力的大小，發(fā)明人對滾壓力采集數(shù)據(jù)樣本共1000多份，最終確定本發(fā)明的具有技術(shù)效果的方案和最佳數(shù)據(jù)。由于缸套加工周期長，難度大，以上兩項(xiàng)試驗(yàn)的直接產(chǎn)生費(fèi)用達(dá)70余萬元。另外，驗(yàn)證工作不能直接通過對產(chǎn)品的檢測來評價(jià)，必須進(jìn)行臺(tái)架考核，只有通過對不同滾壓力缸套試驗(yàn)前后精密測量數(shù)據(jù)及柴油機(jī)性能的對比分析， 才能最終確定滾壓力參數(shù)。發(fā)明人先后利用兩臺(tái)柴油機(jī)進(jìn)行了 1000小時(shí)可靠性試驗(yàn)，試驗(yàn)費(fèi)用約200萬元。本發(fā)明所需工序較少，成本較低，通過采用普通離心鑄造的工藝技術(shù)，使Cr-M0合金鑄鐵缸套獲得更加均勻細(xì)化的材料組織和必要的機(jī)械性能；在成熟缸套的基礎(chǔ)上，在缸套凸緣下端增加錐角支承面結(jié)構(gòu)，通過適當(dāng)?shù)臋C(jī)械加工保證一定的缸套支承面角度，提高缸套承載能力，改善了受力狀態(tài)，使受力時(shí)更容易壓緊，受熱膨脹時(shí)更有力于伸縮，能更好地實(shí)現(xiàn)有效密封；通過采用特定的滾壓力及專用滾壓圓角設(shè)備，增加了表面預(yù)應(yīng)力，有利于消除局部因加工刀痕產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象，提高了缸套的承載能力，降低了斷裂傾向。通過設(shè)計(jì)及跑車驗(yàn)證，利用本發(fā)明所生產(chǎn)的缸套能滿足產(chǎn)品要求，達(dá)到比普通Cr-Mo合金鑄鐵薄壁缸套更高的強(qiáng)化效果，適用于大功率的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A處局部放大圖。其中，1、凸緣，2、支承面，3、過渡圓角，4、缸套。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明一種Cr-Mo合金鑄鐵薄壁缸套的強(qiáng)化方法，離心鑄造出具有與箱體配合的凸緣1 的缸套毛坯件，對缸套毛坯件進(jìn)行機(jī)械加工，將凸緣下端面加工出向外向上的與水平面呈 5'錐角的支承面2，采用專用滾壓設(shè)備對缸套的過渡圓角3用B^157KN滾壓力進(jìn)行局部強(qiáng)化滾壓。一種Cr-Mo合金鑄鐵薄壁缸套的強(qiáng)化方法的另一種實(shí)施例，將凸緣下端面加工出向外向上的與水平面呈20'錐角的支承面2，采用專用滾壓設(shè)備對缸套的過渡圓角3用 13.20°25 KN滾壓力進(jìn)行局部強(qiáng)化滾壓。一種Cr-Mo合金鑄鐵薄壁缸套的強(qiáng)化方法的另一種實(shí)施例，將凸緣下端面加工出向外向上的與水平面呈30'錐角的支承面2，采用專用滾壓設(shè)備對缸套的過渡圓角3用 D^35KN滾壓力進(jìn)行局部強(qiáng)化滾壓。當(dāng)然，在本發(fā)明的要求的保護(hù)范圍內(nèi)的任何角度和滾壓力都具有對缸套的強(qiáng)化效^ ο
權(quán)利要求
1.一種Cr-M0合金鑄鐵薄壁缸套的強(qiáng)化方法，其特征在于采用離心鑄造技術(shù)鑄造出具有與箱體配合的凸緣(1)的缸套毛坯件，對毛坯件進(jìn)行機(jī)械加工，將凸緣下端面加工出向外向上的與水平面呈5' 30'錐角的支承面O)，采用專用滾壓設(shè)備對凸緣下端面和缸套外圓處的過渡圓角(3)用13.21KN滾壓力進(jìn)行局部強(qiáng)化滾壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cr-Mo合金鑄鐵薄壁缸套的強(qiáng)化方法，其特征在于所述錐角為6' 20'。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的Cr-Mo合金鑄鐵薄壁缸套的強(qiáng)化方法，其特征在于所述滾壓力為13.2 5ΚΝ。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Cr-Mo合金鑄鐵薄壁缸套的強(qiáng)化方法，采用離心技術(shù)鑄造出具有與箱體配合的凸緣的缸套毛坯件，對毛坯件進(jìn)行機(jī)械加工，將凸緣下端面加工出向外向上的與水平面呈5′～30′錐角的支承面，采用專用滾壓設(shè)備對凸緣下端面和缸套外圓處的過渡圓角用滾壓力進(jìn)行局部強(qiáng)化滾壓。本發(fā)明所需工序少，成本低，離心鑄造的缸套的材料組織更加均勻細(xì)化；在缸套凸緣下端增加支承面結(jié)構(gòu)，提高缸套承載能力，改善了受力狀態(tài)，使受力時(shí)更容易壓緊，受熱膨脹時(shí)更有利于伸縮，能更好地實(shí)現(xiàn)有效密封；通過采用特定的滾壓力及專用滾壓圓角設(shè)備，增加了表面預(yù)應(yīng)力，有利于消除局部因加工刀痕產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象，提高了缸套的承載能力，降低了開裂傾向。
文檔編號C21D7/02GK102154541SQ201110061569
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者何劍豐, 商海昆, 張喜鵬, 李宏鍵, 李建惠, 李 杰, 王中慶, 胡春萍, 黃立榮 申請人:河北華北柴油機(jī)有限責(zé)任公司