一種熱氣機用抗疲勞耐腐蝕機身的製作方法
2023-06-06 20:31:16 1
專利名稱：一種熱氣機用抗疲勞耐腐蝕機身的製作方法
技術領域：
本發明涉及機身，尤其是一種熱氣機用抗疲勞耐腐蝕機身。
背景技術：
機身是熱氣機關鍵零部件之一，也是構成熱氣機斯特林循環的核心部件之一。通常，機身作為熱氣機的基體，其上安裝有加熱器部件、曲軸箱部件和外部燃燒系統，並將外部燃燒系統、熱交換系統和傳動系統聯接構成熱氣機整體。同時，在機身內部還布置有熱氣機缸套、冷卻器部件，以及冷卻水流道、工質流道等，結構非常複雜，加工難度大，加工成本高。熱氣機加熱器與機身通常採用螺紋連接。由於斯特林發動機是一種外燃機，通過在外燃系統持續高強度燃燒，將熱量通過加熱器傳遞給熱氣機內部工質，工質以斯特林循環在熱氣機內循環做功，推動活塞往復運動，工質最高壓力可達18 20MPa，因此，機身在熱氣機工作時，機身與加熱器連接的螺紋部位承受很大交變機械負荷及熱負荷。由於熱氣機通常以燃油、天然氣為燃料，燃燒產物主要為二氧化碳和水，但通常也會含有腐蝕性的硫化物、碳酸、草酸、矽酸鹽等。此外，熱氣機安裝有冷卻器，還需用大流量的冷卻水對工質進行冷卻。因此，機身在與加熱器聯接部位，不僅承受較大的交變熱負荷、機械負荷，還需承受來自外部燃燒系統腐蝕性燃燒產物的衝刷，以及內部冷卻水流道大流量冷卻水的流動腐蝕，工作條件十分惡劣，機身極易疲勞腐蝕。 熱氣機機身功能類似於內燃機氣缸體。內燃機氣缸體通常採用鑄造的方式加工，一般材料為球墨鑄鐵，灰鑄鐵，低合金鑄鐵，以及鑄造鋁合金等。由於鑄鐵類及鑄鋁合金類材料不僅強度較低，而且耐腐蝕性能較差，容易發生穴蝕和應力腐蝕開裂。熱氣機機身的工作條件較內燃機氣缸體要惡劣的多，因此鑄鐵類及鑄鋁合金類材料不適用於熱氣機機身。為此，熱氣機機身通常採用強度較高、抗腐蝕性能較好的馬氏體不鏽鋼材料，如牌號為0Crl7Ni4Cu4Nb的不鏽鋼。但上述的機身，雖然壽命和可靠性有了顯著提高，但壽命仍然難以滿足不斷提高的熱氣機可靠性要求，其加工難度大，可靠性差，特別是在使用一段時間後，機身與加熱器連接部位極易發生疲勞腐蝕開裂，導致工質洩漏而失效，使用時間短，可靠性差，一般為500h左右。
發明內容
本發明的目的在於提供一種熱氣機用抗疲勞耐腐蝕機身，解決現有熱氣機機身容
易發生疲勞腐蝕開裂，使用壽命短、可靠性差、加工難度大的技術問題。 本發明的目的是通過以下的技術方案來解決的 —種熱氣機用抗疲勞耐腐蝕機身，其材料為固溶處理組織中鐵素體和奧氏體各佔一半的雙相不鏽鋼；先用鍛造方法加工出機身毛坯，進行第一次固溶處理，再進行粗加工，粗加工後進行第二次固溶處理，最後精加工成成品。 上述的熱氣機用抗疲勞耐腐蝕機身，所述機身材料為牌號為00G18Ni5Mo3Si2，或00Crl8Ni5Mo3Si2Nb，或00Cr22Ni5Mo3N，或00Cr25Ni6Mo2N的雙相不鏽鋼。氣機用抗疲勞耐腐蝕機身，第二次固溶處理工藝為，先通過2h 4h的時 間緩慢加熱，使溫度達到1000°C 120(TC，並保溫2h 4h，再用油冷方法進行冷卻。
上述的熱氣機用抗疲勞耐腐蝕機身，在進行精加工時，機身水道表面粗糙度為 Ra3. 2 6. 3，與加熱器連接的螺紋表面粗糙度為Ral. 6 Ra3. 2。 上述的熱氣機用抗疲勞耐腐蝕機身，該機身採用在鍛件毛坯的基礎上整體機加工 方式製成。 本發明的熱氣機用抗疲勞耐腐蝕機身，材料首次採用固溶處理組織中鐵素體和奧 氏體各佔一半的雙相不鏽鋼，在鍛件毛坯的基礎上整體機加工而成，並在粗加工後進行二 次固溶處理，有效解決了一次固溶內部組織成分不均的問題，取得了顯著的效果。本發明的 有益效果如下 1、顯著提高了機身在高交變應力下的耐腐蝕及抗疲勞性能，經過2000小時配機 耐久考核試驗，效果良好。 2、該發明不僅可以應用於熱氣機機身上，還可以應用於熱氣機其它工作零部件 中，以及其它腐蝕工作環境中疲勞連接部位。
圖1是本發明機身的結構示意圖。
具體實施例方式
如圖所示，為常用四缸雙作用熱氣機機身的結構外形圖，在其中間位置，呈方形布 置有四個熱氣機缸套安裝孔，熱氣機缸套、冷卻器布置在該孔內，在機身側面，布置有四個 冷卻水孔，兩進兩出，外接冷卻水管，機身下端與熱氣機曲軸箱相連，上端與熱氣機加熱器 相連， 一般，機身與加熱器的連接形式為螺紋連接，螺紋的尺寸為M140 M170，加工難度 大，要求高，該處是影響機身壽命和可靠性的關鍵部位。 上述的機身，其材料為固溶組織中鐵素體和奧氏體約各佔一半的雙相不鏽鋼，其 工藝如下 a)先用整體鍛造方法加工出熱氣機機身毛坯，並進行第一次固溶處理；
b)按圖紙進行粗加工，包括加工缸套孔、熱氣機冷卻水孔等； c)機身粗加工後，進行第二次固溶處理，其工藝參數為先通過2h 4h的緩慢加
熱，使溫度達到1000°C 120(TC，再保溫2h 4h，最後用油冷方法進行冷卻； d)最後按圖紙進行精加工，冷卻水道表面粗糙度為Ra3. 2 6. 3，與加熱器相連接
的螺紋表面粗糙度為Ral. 6 Ra3. 2。 上述的機身雙相不鏽鋼的牌號可以為00G18Ni5Mo3Si2，或00Crl8Ni5Mo3Si2Nb， 或00Cr22Ni5Mo3N，或00Cr25Ni6Mo2N等材料。其採用整體鍛造的方法加工出毛坯，再機加 工的方法加工而成，並採用了兩次固溶處理的工藝。在第一次固溶處理結束後，由於機身機 構複雜，毛坯結構尺寸大，壁厚不均，毛坯在熱處理過程中受熱不均勻，導致機身心部組織 與四周的組織成分會存在差異，機身內部組織成分不均勻。為消除上述問題，本發明在粗加 工後，進行了第二次固溶處理，改善了使機身組織的均勻性，大大改善了切削性能，提高了 機身螺紋表面的加工質量，避免了由於加工刀痕和表面不均勻組織作為疲勞源而引發疲勞裂紋。 按照上述工藝，發明人加工出熱氣機機身，進行了配機試驗，經過3000小時耐久 試驗考核後，拆檢發現，熱氣機機身，特別是加熱器連接部位工作表面無裂紋、無腐蝕現象， 效果良好，機身的工作壽命和可靠性得到顯著提高。 以上實施例僅用於說明本發明而非限制本發明所描述的技術方案，並不局限於以 上的形式，還可以對本發明進行修改或等同的替換；一切不脫離本發明的精神和範圍的技 術方案及其改進，都將落入本發明的保護範圍。
權利要求
一種熱氣機用抗疲勞耐腐蝕機身，其特徵在於其材料為固溶處理組織中鐵素體和奧氏體各佔一半的雙相不鏽鋼；先用鍛造方法加工出機身毛坯，進行第一次固溶處理，再進行粗加工，粗加工後進行第二次固溶處理，最後精加工成成品。
2. 根據權利要求1所述的熱氣機用抗疲勞耐腐蝕機身，其特徵在於所述機身材料為牌號為00G18Ni5Mo3Si2，或OOCr 18Ni5Mo3Si2Nb，或00Cr22Ni5Mo3N，或00Cr25Ni6Mo2N的雙 相不鏽鋼。
3. 根據權利要求1或2所述的熱氣機用抗疲勞耐腐蝕機身，其特徵在於第二次固溶 處理工藝為，先通過2h 4h的時間緩慢加熱，使溫度達到1000°C 1200°C，並保溫2h 4h，再用油冷方法進行冷卻。
4. 根據權利要求1或2所述的熱氣機用抗疲勞耐腐蝕機身，其特徵在於在進行精加 工時，機身水道表面粗糙度為Ra3. 2 6. 3，與加熱器連接的螺紋表面粗糙度為Ral. 6 Ra3. 2。
5. 根據權利要求3所述的熱氣機用抗疲勞耐腐蝕機身，其特徵在於在進行精加工時， 機身水道表面粗糙度為Ra3. 2 6. 3，與加熱器連接的螺紋表面粗糙度為Ral. 6 Ra3. 2。
6. 根據權利要求1或2所述的熱氣機用抗疲勞耐腐蝕機身，其特徵在於該機身採用 在鍛件毛坯的基礎上整體機加工方式製成。
7. 根據權利要求3所述的熱氣機用抗疲勞耐腐蝕機身，其特徵在於該機身採用在鍛 件毛坯的基礎上整體機加工方式製成。
全文摘要
本發明公開了一種熱氣機用抗疲勞耐腐蝕機身，其材料為固溶處理組織中鐵素體和奧氏體各佔一半的雙相不鏽鋼；其採用先用鍛造方法加工出機身毛坯，再整體機加工的方法加工而成，毛坯加工完成後先進行第一次固溶處理，再進行粗加工，粗加工後進行第二次固溶處理，最後精加工成成品；上述的機身具有耐腐蝕性好，抗疲勞強、加工性好的優點，顯著提高了機身的使用壽命、可靠性。
文檔編號F02G1/053GK101701555SQ200910201749
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月4日 優先權日2009年11月4日
發明者梁鵬飛, 陳志林, 顧根香 申請人:上海齊耀動力技術有限公司