[发明专利]一种发动机缸套离心铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸造领域，特别涉及离心铸造领域。

背景技术

发动机缸套是在高温、高速和高压力环境下工作的，为此，要求其制备材料具有较高的室高温强度、良好的耐磨性能和高的组织结构稳定性。近年来，节能减排经济发展模式要求发动机缸套使用温度提高、自身重量尽量减轻、使用寿命增长，为此，广泛地采用高性能合金铸铁材质制备缸套。为了提高缸套工作温度、降低发动机自重、提高发动机寿命、减少废气排放，特别是在重型运载机车上，对于发动机缸套材料的内表面组织结构要求更为严格。

目前，在我国行业标准规定，针对离心铸造缸套的金相检测部位选择一般在距离近工作面2mm范围以内，而该缸套的组织光学金相检测要求远远高于行业要求：其要求在整个缸套截面上的组织均应符合要求。因此，采用传统离心铸造工艺，由于离心铸造过程熔体顺序凝固方式及离心力的作用，制备的缸套材料的抗拉强度及硬度虽然能满足产品力学性能要求，但是，合金气缸套在使用一段时间之后，内孔磨损加剧，缸壁和活塞环之间产生较大的间隙，致使发动机跑气，有效功率降低，机油耗量大幅度上升，发动机使用寿命降低。因此，研发改善气缸套内表面组织结构，获得具有更高耐磨性能、更低磨损系数的铝合金气缸套显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种发动机缸套离心铸造方法，旨在满足抗拉强度和硬度的前提下，控制内层组织形态，提高材料的耐磨损性能，降低材料的摩擦系数和降低发动机油耗。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种发动机缸套离心铸造方法，该方法包括如下步骤：

1)熔炼：在中频电炉中以优质废钢、铁水和中间合金为原料进行熔炼，控制发动机缸套的化学成分为：C 2.8-3.1，Si 2.6-3.0，Mn1.2-1.5，P≤0.2，S≤0.10，Cr 0.4-0.6，Ni 0.1-0.2，Mo 0.2-0.3，Cu 0.6-0.8，Sn 0.3-0.5，余量为铁及不可避免的杂质；熔炼温度为1550-1600℃；

2)孕育：孕育处理分两次进行，包括加入大剂量0.4％-0.6％的孕育剂进行第一次浇包孕育处理；再加入小剂量0.1％-0.3％的孕育剂进行第二次随流孕育处理；

3)浇注：先使离心铸造机的转速为480-520转/分，进行浇注；当浇注量达到一半时，使转速提高50转/分，然后浇注剩余一半金属；

4)冷却：浇注完至放水间隔时间为30-35秒，然后水冷至低于200℃；

5)回火：将缸套在热处理炉中回火，回火温度为530℃，保温1.5-3小时，然后以40-120℃/h冷却。

本发明所制备的发动机缸套的有益效果为：

1.在大量实验的基础上，通过精选合金成分，配合合理的工艺设计，使得所制备的发动机缸套达到下述性能：

力学性能为：抗拉强度σ_b≥300MPa；硬度HB240-HB280。组织形态：内圆石墨长度100-120μm，外圆石墨长度50-70μm，内层石墨A型，外层石墨A、B型；含磷、铜、铬等复合物12％～15％；珠光体基体100％；铁素体含量＜2％；

2.上述性能保证了内层性能，提高材料的耐磨损性能，降低材料的摩擦系数和降低发动机油耗。缸套内层耐磨性较常规离心铸造缸套耐磨性提高25-40％。

具体实施方式

实施例一

一种发动机缸套离心铸造方法，该方法包括如下步骤：

1)熔炼：在中频电炉中以优质废钢、铁水和中间合金为原料进行熔炼，控制发动机缸套的化学成分为：C 2.8，Si 2.6，Mn 1.2，P≤0.2，S≤0.10，Cr 0.4，Ni 0.1，Mo 0.2，Cu 0.6，Sn 0.3，余量为铁及不可避免的杂质；熔炼温度为1550℃；

2)孕育：孕育处理分两次进行，包括加入大剂量0.4％％的孕育剂进行第一次浇包孕育处理；再加入小剂量0.1％％的孕育剂进行第二次随流孕育处理；

3)浇注：先使离心铸造机的转速为480转/分，进行浇注；当浇注量达到一半时，使转速提高到530转/分，然后浇注剩余一半金属；

4)冷却：浇注完至放水间隔时间为30秒，然后水冷至低于200℃；

5)回火：将缸套在热处理炉中回火，回火温度为530℃，保温1.5小时，然后以40℃/h冷却。

经测试，该发动机缸套的耐磨性提高28％。

实施例二