(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010737610.5
(22)申请日 2020.07.28
(71)申请人 中原内配集团安徽有限责任公司
地址 230000 安徽省合肥市肥东县经济开
发区
(72)发明人 杨俊　叶照辉　王传超　
(74)专利代理机构 合肥正则元起专利代理事务
所(普通合伙) 34160
代理人 韩立峰
(51)Int.Cl.
F02F  1/00(2006.01)
B22C  3/00(2006.01)
B22D  13/02(2006.01)
C22C  37/06(2006.01)
C22C  37/10(2006.01)
(54)发明名称
一种低密度毛刺气缸套
(57)摘要
本发明公开了一种低密度毛刺气缸套，其特
征在于：包括气缸套的外圆为铸态，并随机分布
有多组的仿榫状毛刺，气缸套的毛刺的高度为
0.3‑0.7mm，气缸套的每平方厘米内的毛刺数量
为10‑45个，毛刺之间的空隙面积占气缸套的外
圆总面积的73％‑97％，空隙的最小宽度在
0.3mm ‑5mm，孔隙面积和孔隙最小宽度在距气缸
套外圆面上测量，气缸套的外表面阻力系数在
10％‑30％；本发明的低密度毛刺气缸套增加了
毛刺间空隙面积占总面积的比例，减小了铝水浇
铸过程中毛刺对铝水的阻力，铝水流速得到加
快，铝水对毛刺整体的包容性得到提升，缸体成
型后铝合金和缸套外表面的孔隙更小，解决了普
通毛刺缸套在低压压铸和重力铸造工艺发动机
缸体的孔隙率较大的缺陷的问题。权利要求书1页  说明书4页CN 111852681 A 2020.10.30
C N  111852681
A
1.一种低密度毛刺气缸套，其特征在于：包括气缸套的外圆为铸态，并随机分布有多组的仿榫状毛刺，
气缸套的毛刺的高度为0.3-0.7mm，气缸套的每平方厘米内的毛刺数量为10-45个，毛刺之间的空隙面积占气缸套的外圆总面积的73％-97％，空隙的最小宽度在0.3mm -5mm，孔隙面积和孔隙最小宽度在距气缸套外圆面上测量，气缸套的外表面阻力系数在10％-30％，该阻力系数通过流体流动阻力测试仪测得。
2.根据权利要求1所述的一种低密度毛刺气缸套，其特征在于，该低密度气缸套的制备工艺包括以下步骤：
S1、制备专用涂料：将水60％-75％，耐火骨料20％-35％，粘结剂4％-8％，稳定剂0.05％-0.5％，按照上述重量份混合搅拌2h后，并静置发酵24h以上；
S2、模具预热：将模具放入预热炉，升温至200℃-350℃；
S3、熔炼铁水：将生铁15％-50％，钢屑15％-50％，回炉料10％-70％以及余量的合金加入中频感应电炉中进行熔炼，铁水温度达到1420℃后进行化学成分检测，成分调整合格后继续升温至1550℃后出水；
S4、喷涂：将添加了0.005％-0.02％造泡剂的涂料通过喷涂布到旋转的已预热的模具内壁，涂料中水分受高温蒸发形成表面分布有许多凹坑的固体涂料层；
S5、浇铸：将熔炼的铁水从模具的一端倒入旋转的模具内腔，在离心力的作用下液态铁水填充到涂料的
凹坑中，并沿模具内壁继续堆积形成中空的铸管，待液态铁水完全凝固，再将铸件从模具中取出，形成铸态毛坯；
S6、清理：待铸态毛坯冷却到常温，进入通过式抛丸机将毛坯外表面的涂料清理干净，填入涂料凹坑中的铁液，在铸管的外表面形成毛刺。
3.根据权利要求2所述的一种低密度毛刺气缸套，其特征在于，在S1中，耐火骨料由400目硅藻土和350目石英砂组成，粘结剂为膨润土，稳定剂为羟基共聚物；在S4中，造泡剂为一至两种表面活性剂。
4.根据权利要求2所述的一种低密度毛刺气缸套，其特征在于，在S3中，铁水化学成分检测的标准值为C:3.0％-3.7％,Si:1.5％-2.1％,Mn:0.5％-1.2％,P:≤0.4％,S:≤0.15％Cr:≤0.4％。
权　利　要　求　书1/1页CN 111852681 A
一种低密度毛刺气缸套
技术领域
[0001]本发明属于气缸套技术领域，涉及一种毛刺气缸套，具体为一种低密度毛刺气缸套。
背景技术
[0002]全铝发动机具有重量轻、散热性能好等优点，在行业内已经被广泛推广应用，但是其机械性能、耐磨性能、热稳定性等不如铸铁。为此，目前行业内采用铝缸体加铸铁镶套的方式来解决这一问题。应用于铝缸体的铸铁镶套又称为气缸套，目前市场需求量较大的气缸套是毛刺气缸套。毛刺气缸套由铁液直接铸造而成，其外表面分布有类似毛刺的凸起收缩点，这些毛刺可以增加气缸套和铝缸体的结合力和导热性能，进而提升发动机的散热效率。
[0003]对比文件CN107937799B公开了一种离心铸造的毛刺气缸套及其制备方法，属于气缸套领域，以重量百分比计，毛刺气缸套的化学组成为：碳：2.8-3.7％；硫：0.03-0.08％；硅：1.7-2.8％；0＜磷≤0.5％；锰：0.5-1.0％；0＜铬≤0.4％；铜：0.1-0.6％，余量为铁。本发明所述的气缸套金相中A型石墨≥80％以上，长度4-7级，基体组织为细片状珠光体，铁素体不超过3％，碳化物和磷共晶的数量不大于5％，两者应呈断续网状分布或者均匀分布，机械性能满足客户要求，管模内壁拉伤情况明显减少，模具的寿命大大的提高；且缸套加工性能变好；但是与本申请相比存在着导热系数变小的问题；
[0004]现有技术中，普通毛坯气缸套因为毛刺间孔隙较小，缸体制造过程对铝水温度和铸造压力都要求很高，在高压压铸工艺中可以很好的解决气缸套和铝缸体间的结合热导问题，但是在低压压铸和重力铸造缸体过程铝水流动过程受到很大的阻力，铝水与缸套结合面的孔隙较大，受到孔隙影响二者间导热系数比高压压铸工艺生产产品要小很多，导热系数变小后，发动机工作时，燃烧室内的热量向外部传递很少，燃烧室内温度上升很快，缸孔尺寸变化较大，密封性能变差，燃油耗、尾气排放量都会增加，发动
机性能下降的问题；即解决普通毛刺缸套在低压压铸和重力铸造工艺发动机缸体的孔隙率较大的缺陷。
发明内容
[0005]本发明的目的就在于为了解决现有技术中，普通毛坯气缸套因为毛刺间孔隙较小，缸体制造过程对铝水温度和铸造压力都要求很高，在高压压铸工艺中可以很好的解决气缸套和铝缸体间的结合热导问题，但是在低压压铸和重力铸造缸体过程铝水流动过程受到很大的阻力，铝水与缸套结合面的孔隙较大，受到孔隙影响二者间导热系数比高压压铸工艺生产产品要小很多，导热系数变小后，发动机工作时，燃烧室内的热量向外部传递很少，燃烧室内温度上升很快，缸孔尺寸变化较大，密封性能变差，燃油耗、尾气排放量都会增加，发动机性能下降的问题；即解决普通毛刺缸套在低压压铸和重力铸造工艺发动机缸体的孔隙率较大的缺陷的问题，而提出一种低密度毛刺气缸套。
[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种低密度毛刺气缸套，其特征在于：包括气缸套的外圆为铸态，并随机分布有多组的仿榫状毛刺，气缸套的毛刺的高度为0.3-0.7mm，气缸套的每平方厘米内的毛刺数量为10-45个，毛刺之间的空隙面积占气缸套的外圆总面积的73％-97％，空隙的最小宽度在0.3mm-5mm，孔隙面积和孔隙最小宽度在距气缸套外圆面上测量，气缸套的外表面阻力系数在10％-30％，该阻力系数通过流体流动阻力测试仪测得。
[0008]优选的，该低密度气缸套的制备工艺包括以下步骤：
[0009]S1、制备专用涂料：将水60％-75％，耐火骨料20％-35％，粘结剂4％-8％，稳定剂0.05％-0.5％，按照上述重量份混合搅拌2h后，并静置发酵24h以上；
[0010]S2、模具预热：将模具放入预热炉，升温至200℃-350℃；
[0011]S3、熔炼铁水：将生铁15％-50％，钢屑15％-50％，回炉料10％-70％以及余量的合金加入中频感应电炉中进行熔炼，铁水温度达到1420℃后进行化学成分检测，成分调整合格后继续升温至1550℃后出水；
[0012]S4、喷涂：将添加了0.005％-0.02％造泡剂的涂料通过喷涂布到旋转的已预热的模具内壁，涂料中水分受高温蒸发形成表面分布有许多凹坑的固体涂料层；
[0013]S5、浇铸：将熔炼的铁水从模具的一端倒入旋转的模具内腔，在离心力的作用下液态铁水填充到涂料的凹坑中，并沿模具内壁继续堆积形成中空的铸管，待液态铁水完全凝固，再将铸件从模具中取出，形成铸态毛坯；
[0014]S6、清理：待铸态毛坯冷却到常温，进入通过式抛丸机将毛坯外表面的涂料清理干净，填入涂料凹坑中的铁液，在铸管的外表面就形成了毛刺。
[0015]优选的，在S1中，耐火骨料由400目硅藻土和350目石英砂组成，粘结剂为膨润土，稳定剂为羟基共聚物；在S4中，造泡剂为磺酰肼。
[0016]优选的，在S3中，铁水化学成分检测的标准值为C:3.0％-3.7％,Si:1.5％-2.1％, Mn:0.5％-1.2％,P:≤0.4％,S:≤0.15％Cr:≤0.4％。
[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的毛刺气缸套的毛刺高度在0.3mm-0.7mm,1平方厘米内毛刺数量在10-45个，毛刺间空隙面积占总面积的70％-90％，缸套外表面阻力值在15N-30N，该阻力值通过缸套表面阻力测量仪测得。低密度毛刺气缸套增加了毛刺间空隙面积占总面积的比例，减小了铝水浇铸过程中毛刺对铝水的阻力，铝水流速得到加快，铝水对毛刺整体的包容性得到提升，缸体成型后铝合金和缸套外表面的孔隙更小；解决了现有技术中，普通毛坯气缸套因为毛刺间孔隙较小，缸体制造过程对铝水温度和铸造压力都要求很高，在高压压铸工艺中可以很好的解决气缸套和铝缸体间的结合热导问题，但是在低压压铸和重力铸造缸体过程铝水流动过程受到很大的阻力，铝水与缸套结合面的孔隙较大，受到孔隙影响二者间导热系数比高压压铸工艺生产产品要小很多，导热系数变小后，发动机工作时，燃烧室内的热量向外部传递很少，燃烧室内温度上升很快，缸孔尺寸变化较大，密封性能变差，燃油耗、尾气排放量都会增加，发动机性能下降的问题；即解决普通毛刺缸套在低压压铸和重力铸造工艺发动机缸体的孔隙率较大的缺陷。
具体实施方式
[0018]下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普
通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019]一种低密度毛刺气缸套，其特征在于：包括气缸套的外圆为铸态，并随机分布有多组的仿榫状毛刺，气缸套的毛刺的高度为0.3-0.7mm，气缸套的每平方厘米内的毛刺数量为10-45个，毛刺之间的空隙面积占气缸套的外圆总面积的73％-97％，空隙的最小宽度在0.3mm-5mm，孔隙面积和孔隙最小宽度在距气缸套外圆面上测量，气缸套的外表面阻力系数在10％-30％，该阻力系数通过流体流动阻力测试仪测得，低密度毛刺气缸套增加了毛刺间空隙面积占总面积的比例，减小了铝水浇铸过程中毛刺对铝水的阻力，铝水流速得到加快，铝水对毛刺整体的包容性得到提升，缸体成型后铝合金和缸套外表面的孔隙更小，从而使得低密度毛刺气缸套低压压铸工艺生产的气缸体接合面的孔隙很小，缸套和缸体间结合面很大，传热效果很好。
[0020]该低密度气缸套的制备工艺包括以下步骤：
[0021]S1、制备专用涂料：将水60％-75％，耐火骨料20％-35％，粘结剂4％-8％，稳定剂0.05％-0.5％，按照上述重量份混合搅拌2h后，并静置发酵24h以上；
[0022]S2、模具预热：将模具放入预热炉，升温至200℃-350℃；
[0023]S3、熔炼铁水：将生铁15％-50％，钢屑15％-50％，回炉料10％-70％以及余量的合金加入中频感应电炉中进行熔炼，铁水温度达到1420℃后进行化学成分检测，成分调整合格后继续升温至1550℃后出水；
铁水温度
[0024]S4、喷涂：将添加了0.005％-0.02％造泡剂的涂料通过喷涂布到旋转的已预热的模具内壁，涂料中水分受高温蒸发形成表面分布有许多凹坑的固体涂料层；
[0025]S5、浇铸：将熔炼的铁水从模具的一端倒入旋转的模具内腔，在离心力的作用下液态铁水填充到涂料的凹坑中，并沿模具内壁继续堆积形成中空的铸管，待液态铁水完全凝固，再将铸件从模具中取出，形成铸态毛坯；
[0026]S6、清理：待铸态毛坯冷却到常温，进入通过式抛丸机将毛坯外表面的涂料清理干净，填入涂料凹坑中的铁液，在铸管的外表面就形成了毛刺。
[0027]在S1中，耐火骨料由400目硅藻土和350目石英砂组成，粘结剂为膨润土，稳定剂为羟基共聚物；在S4中，造泡剂为磺酰肼。
[0028]在S3中，铁水化学成分检测的标准值为C:3.0％-3.7％,Si:1.5％-2.1％,Mn: 0.5％-1.2％,P:≤0.4％,S:≤0.15％Cr:≤0.4％
[0029]本发明的工作原理：本发明的毛刺气缸套的毛刺高度在0.3mm-0.7mm,1平方厘米内毛刺数量在10-45个，毛刺间空隙面积占总面积的70％-90％，缸套外表面阻力值在15N-30N，该阻力值通过缸套表面阻力测量仪测得，低密度毛刺气缸套增加了毛刺间空隙面积占总面积的比例，减小了铝水浇铸过程中毛刺对铝水的阻力，铝水流速得到加快，铝水对毛刺整体的包容性得到提升，缸体成型后铝合金和缸套外表面的孔隙更小，从而使得低密度毛刺气缸套低压压铸工艺生产的气缸体接合面的孔隙很小，缸套和缸体间结合面很大，传热效果很好；解决了现有技术中，普通毛坯气缸套因为毛刺间孔隙较小，缸体制造过程对铝水温度和铸造压力都要求很高，在高压压铸工艺中可以很好的解决气缸套和铝缸体间的结合热导问题，但是在低压压铸和重力铸造缸体过程铝水流动过程受到很大的阻力，铝水与缸套结合面的孔隙较大，受到孔隙影响二者间导热系数比高压压铸工艺生产产品要小很多，