遠洋船舶發動機氣缸套及其氣缸套材質的製作方法

2023-06-02 22:15:01 1

專利名稱：遠洋船舶發動機氣缸套及其氣缸套材質的製作方法
技術領域：
本發明涉及氣缸套及其氣缸套材質，具體涉及遠洋船舶 發動機氣缸套及其氣缸套材質。
技術背景氣缸套是發動機的心臟部件，其內表面與活塞頂部、活 塞環、氣缸蓋底面一起構成了發動機的燃燒室，並引導活塞 的往復直線運動。氣缸內表面既是裝配表面又是工作表面， 其加工質量的優劣直接影響到發動機的裝配性能和使用性 能。目前，國內遠洋船舶發動機氣缸套存在以下問題①國 內產業加工水平低，缸套內壁採用普通珩磨網紋，潤滑和減 摩效果較差，缸套使用壽命短，發動機能耗高，排放超標； ②發動機在工作時作功過程中燃燒室的工作溫度達1000°C 以上，熔熾磨損極易產生積碳，造成磨粒磨損，缸套產生的 早磨縮短了缸套的使用壽命，嚴重加大了價格十分昂貴的遠 洋船舶發動機氣缸套的維修費用；③現有遠洋船舶發動機氣 缸套大多數以高磷鑄鐵、硼鑄鐵、釩鈦鑄鐵、低合金鑄鐵等 為材質，雖然在配方中也採用了一些合金元素，但材料的綜 合力學性能低，強度和硬度低，耐磨性能差，產品壽命短，難以滿足遠洋船舶發動機的需求；另一方面船用柴油機長時 間在海洋環境中遠行，零件易被穴蝕，要求氣缸套耐穴蝕性 能好、精度高、振動小，現有的氣缸套材質尚不能完全滿足 要求。 發明內容本發明的目的在於提供一種遠洋船舶發動機氣缸套及 其氣缸套材質，採用本發明的氣缸套材質製造氣缸套，改善 氣缸套的機械性能和金相組織，增強耐磨性，加大儲油性能， 提高發動機使用性能，延長使用壽命，降低能源消耗，尾氣 達標排放減少汙染保護環境。本發明的技術解決方案是在氣缸套的上端面與下端面 之間的缸套外壁上依次有支承肩、上水套壁、上支承面、下 水套壁、下支承面、下腰帶和裙部，在臨近氣缸套上端面的 外壁處設支承肩，在支承肩下方的氣缸套外壁上間隔設上支 承面和下支承面形成上水套壁和下水套壁，在下支承面的下 方的氣缸套外壁上設下腰帶和裙部，裙部靠近氣缸套的下端 面，在氣缸套的內表面上分布平臺網紋，所述的平臺網紋由 小平臺和深溝槽組成，其特徵在於在氣缸套的內表面的上 端位於燃燒室部位鑲入式安裝耐高溫環。本發明的遠洋船舶發動機氣缸套，在下腰帶上設一組封 水槽，封水槽內安裝O型密封圈。本發明的氣缸套材質由以下組份重量百分比組成C 2. 9 3. 1、 Si 1. 8 2. 2、 MnO. 7 0. 9、 P 0. 1 0. 15、 S 0. 01 0.04、 MoO. 3 0. 5、 CuO. 7 0.9、 NiO. 3 0. 4、 Cr 0. 25 0.45、 SbO. 2 0. 5、 Ti 0. 035 0. 045、 Fe90. 815 92. 705。 本發明的氣缸套的合成方法是首先合金按比例配料且 熔煉；然後依傳統工藝進行澆注、粗加工、精加工等工序。 本發明具有以下優點1、在該燃燒室部位鑲入式安裝耐高 溫環，可以克服熔熾磨損產生的積碳，延長氣缸套使用壽命，增 強了遠洋船舶發動機的安全性；2、加入適量的Sb可明顯減 小石墨尺寸。因Sb具有阻礙碳原子擴散的功能，其石墨為 均勻分布的細片狀A型石墨。Sb熔化潛熱較大，加入Sb時 將會引起鐵水微區溫度起伏，溫度起伏能夠促使石墨核心增 加。在液態時，Sb與Fe之間具有良好的潤溼性，附著力很 大。因此，Sb與Fe將形成FeSb2等金屬間化合物。隨著結 晶溫度的下降，Sb沿奧氏體一熔體界面優先聚集，從而促使 石墨核心的生成。由於Sb與Fe的原子半徑相差較大，是Fe 的1.38倍，Sb要分布在Fe的近程有序結構中，會引起較大 的畸變。所以Sb最有利的分布位置是在原子排列混亂的地 方，即石墨的周圍。由於Sb在石墨周圍的富集，影響了界 面前沿碳原子的擴散速度和在石墨上的沉積速度，從而阻礙 石墨生長，形成較為均勻分布的A型細片狀石墨。在氣缸套 材料成分中加入Sb元素有效的增強金相組織的緻密性，顯 著地增強了機械性能，提高了硬度和抗拉強度，增強了耐磨 性和抗穴蝕性能，延長了氣缸套的使用壽命；3、運用先進 的合金化技術，以高合金鑄鐵為缸套材料，改善材料的顯微組織和表面狀態，提高缸套材料的力學性能、耐磨性和耐腐蝕性能；4、採用平臺網紋技術，改善氣缸套的內表面在運行過程中的潤滑效果，提高缸套使用壽命。


圖1為本發明的結構示意圖。圖2為圖1的平臺網紋示意圖。圖中l.支承肩上端面，2.支承肩，3.支承肩下端面， 4.上水套壁，5.上支承面，6.下水套壁，7.內表面，8.平臺 網紋，9.下支承面，IO.下腰帶，ll.封水槽，12.0型密封圈， 13.裙部，14.耐高溫環，15.小平臺，16.深溝槽。
具體實施方式
如圖1、 2所示，在氣缸套的上端面與下端面之間的缸 套外壁上依次有支承肩2、上水套壁4、上支承面5、下水套 壁6、下支承面9、下腰帶10和裙部13，在臨近氣缸套上端 面的外壁處設支承肩2，在支承肩2下方的氣缸套外壁上間 隔設上支承面5和下支承面9形成上水套壁4和下水套壁6， 在下支承面9的下方的氣缸套外壁上設下腰帶IO和裙部13， 裙部13靠近氣缸套的下端面，在氣缸套的內表面7上分布 平臺網紋8，所述的平臺網紋8由小平臺15和深溝槽16組 成，其特徵在於在氣缸套的內表面7的上端位於燃燒室部 位鑲入式安裝耐高溫環14。本發明的遠洋船舶發動機氣缸套，在下腰帶10上設一 組封水槽ll，封水槽ll內安裝O型密封圈12。本發明的氣缸套材質由以下組份重量百分比組成C2. 9 3. 1、 Si 1. 8 2. 2、 MnO. 7 0. 9、 P 0. 1 0. 15、 S 0. 01 0. 04、 Mo 0. 3 0. 5、 Cu 0. 7 0. 9、 NiO. 3 0. 4、 Cr 0. 25 0.45、 SbO. 2 0. 5、 Ti 0. 035 0. 045、 Fe90. 815 92. 705。實例1 首先按重量百分比配料:C 2. 9、Si 1. 8、Mn 0. 7、 P 0. 1、 S 0.01、 Mo 0.3、 Cu 0.7、 Ni 0.3、 Cr 0.25、 Sb 0.2、 Ti 0.035、 Fe 90.815;然後熔煉配料依傳統工藝 進行澆注粗加工等工序製得氣缸套。該氣缸套硬度340HB， 抗拉強度270Mpa， A型石墨75。/0，石墨裸露率40%。實例2:首先按重量百分比配料C 3. 0、 Si 2. 0、 Mn 0. 8、 P 0.25、 S 0.025、 Mo 0.4、 Cu 0.8、 Ni 0.35、 Cr 0.35、 Sb 0.35、 Ti 0.04、 Fe 91.76;然後熔煉配料依傳統工藝進 行澆注粗加工等工序製得氣缸套。該氣缸套硬度260HB，抗 拉強度280Mpa， A型石墨76y。，石墨裸露率45%。實例3:首先按重量百分比配料C 3. 1、 Si 2. 2、 Mn 0. 9、 P 0.15、 S 0.04、 Mo 0.5、 Cu 0.9、 Ni 0.4、 Cr 0.45、 Sb 0.5、 Ti 0.045、 Fe92. 705;然後熔煉配料依傳統工藝進 行澆注粗加工等工序製得氣缸套。該氣缸套硬度270HB，抗 拉強度290Mpa， A型石墨80。/。，石墨裸露率50%。
權利要求
1.遠洋船舶發動機氣缸套，在氣缸套的上端面與下端面(3)之間的缸套外壁上依次有支承肩(2)、上水套壁(4)、上支承面(5)、下水套壁(6)、下支承面(9)、下腰帶(10)和裙部(13)，在臨近氣缸套上端面的外壁處設支承肩(2)，在支承肩(2)下方的氣缸套外壁上間隔設上支承面(5)和下支承面(9)形成上水套壁(4)和下水套壁(6)，在下支承面(9)的下方的氣缸套外壁上設下腰帶(10)和裙部(13)，裙部(13)靠近氣缸套的下端面，在氣缸套的內表面(7)上分布平臺網紋(8)，所述的平臺網紋(8)由小平臺(15)和深溝槽(16)組成，其特徵在於在氣缸套的內表面(7)的上端位於燃燒室部位鑲入式安裝耐高溫環(14)。
2. 根據權利要求1所述的遠洋船舶發動機氣缸套，其 特徵在於在下腰帶(10)上設一組封水槽(11)，封水槽(11)內安裝O型密封圈(12)。
3. 根據權利要求1所述的遠洋船舶發動機氣缸套材質， 其特徵在於該氣缸套材質由以下組份重量百分比組成C 2. 9 3. 1、 Si 1. 8 2. 2、 MnO. 7 0. 9、 P 0. 1 0. 15、 S 0. 01 0.04、 MoO. 3 0. 5、 CuO. 7 0. 9、 NiO. 3 0. 4、 Cr 0. 25 0.45、 SbO. 2 0. 5、 Ti 0. 035 0. 045、 Fe90. 815 92. 705。
全文摘要
本發明公開了遠洋船舶發動機氣缸套及其氣缸套材質，該氣缸套的特徵是在氣缸套的內表面(7)的上端位於燃燒室部位鑲入式安裝耐高溫環(14)；該氣缸套材質由以下組份重量百分比組成C 2.9～3.1、Si 1.8～2.2、Mn 0.7～0.9、P 0.1～0.15、S 0.01～0.04、Mo 0.3～0.5、Cu 0.7～0.9、Ni 0.3～0.4、Cr 0.25～0.45、Sb 0.2～0.5、Ti 0.035～0.045、Fe 90.815～92.705。採用本發明的氣缸套材質製造氣缸套，改善了氣缸套的機械性能和金相組織，增強了耐磨性，加大了儲油性能，提高了發動機使用性能，延長了使用壽命，降低了能源消耗，尾氣達標排放減少了汙染保護了環境。
文檔編號F02F1/02GK101235761SQ20081002067
公開日2008年8月6日 申請日期2008年2月20日 優先權日2008年2月20日
發明者張順先, 王明泉, 斌 韋, 高金剛 申請人:江蘇愛吉斯海珠機械有限公司