一種過共晶鋁硅合金缸套及其制備方法技術

本發(fā)明專利技術涉及一種過共晶鋁硅合金缸套及其制備方法，所述缸套化學成分為：Si:23%-26%；Mg:1.2%-1.5%；Cu:2.5%-3%；Fe:2.8%-3.5%；Ni:1.5%-2%；Cr:0.4%-0.5%；Al：余量；所述制備方法，采用負壓重力精密鑄造工藝，按以下步驟進行：步驟一：按重量百分比配料；步驟二：熔煉；步驟三：澆注；步驟四：楔壓加工處理；步驟五：耐磨處理。本發(fā)明專利技術所述缸套，重量極大降低，符合業(yè)內(nèi)減重降排的發(fā)展要求；采用負壓重力精密鑄造工藝，不僅制造工藝簡單，而且鑄件成品率高，這樣成本比較低，經(jīng)檢測，缸套的硬度>90HRB，抗拉強度>410MPa。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及一種汽車發(fā)動機缸套，尤其是一種過共晶鋁硅合金缸套，以及該缸套的制備方法，屬于發(fā)動機

技術介紹
缸套是汽車、摩托車等交通工具的發(fā)動機上必不可少的關鍵部件，由于其工作環(huán)境惡劣，其性能要求比較嚴格。缸套是配合活塞一起作用，活塞在缸套里面往復運動，缸套的內(nèi)壁和活塞外壁摩擦，缸套必須具有良好的耐磨性、足夠強度硬度及耐高溫性能。目前發(fā)動機上缸套有鑄鐵缸套和鋁合金缸套，鑄鐵缸套不符合輕量化、節(jié)能降耗的主流，鋁合金缸套多采用噴射沉積技術、離心鑄造等制造，噴射沉積工藝設備要求高，還難以大規(guī)模普遍應用，離心鑄造生產(chǎn)的鑄件在力學性能上稍有不足，難以生產(chǎn)質量較高的缸套。由于現(xiàn)在汽車的輕量化、節(jié)能減排的發(fā)展趨勢，新型的過共晶鋁硅缸套由于其質輕、傳熱性能好、抗震降噪、耐磨及與現(xiàn)有的鋁合金活塞物理相容性好等優(yōu)點，將會越來越受到認可。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術正是針對現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種過共晶鋁硅合金缸套，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鑄鐵缸套等，以及該缸套的制備方法。為解決上述問題，本專利技術所采取的技術方案如下: 一種過共晶鋁硅合金缸套，其特征在于，所述缸套化學成分為:S1:23%-26% ； Mg: 1.2%-1.5% ；Cu:2.5%-3% ； Fe: 2.8%-3.5% ；N1:1.5%-2% ；Cr:0.4%-0.5% ； Al:余量。一種過共晶鋁硅合金缸套的制備方法，采用負壓重力精密鑄造工藝，按以下步驟進行: 步驟一:按重量百分比配料； 按如下化學成分百比含量進行配料，質量分數(shù)％:純鋁、結晶硅、純鎂、純鎳及Al-20Fe、Al-10Cr、Al-50Cu，配制 Al-25Si_l.4Mg-3.5Fe-3Cu-2Ni_0.5Cr 合金漿料； 步驟二:熔煉 熔煉設備為電阻爐，熔煉前對合金原料進行去水并放入熔煉爐內(nèi)熔化，Mg用自制鐘罩壓入溶液；待熔體完全熔化加入白色固體六氯乙烷精煉劑，選用牌號為HT-LQ的清渣劑凈化熔體；加入磷鹽復合變質劑，加入量為熔體總量的0.15%，攪拌后靜置30分鐘，攪拌過程吹氬氣保護熔體表面避免氧化； 步驟三:澆注； 熔體靜置的同時預熱澆注模具，采用金屬模具澆注，待熔體溫度在740°C時進行澆注，澆注時保持整個金屬型腔內(nèi)氣壓為0.4個標準大氣壓； 步驟四:楔壓加工處理； 鑄件冷卻后，采用楔壓加工處理鑄件，以減少鑄造缺陷及獲得細小的硅顆粒及共晶相；鑄件管壁的楔壓變形程度為20% ； 步驟五:耐磨處理； 采用8wt%的NaOH溶液在25°C條件下對合金鑄件內(nèi)表面腐蝕40min。作為上述技術方案的改進，在步驟三中，其具體操作為:在原金屬型模具的適當位置，重新開設排氣道，并將其置于一特制的金屬罩中，該金屬罩形狀視金屬型而定，澆鑄前真空系統(tǒng)經(jīng)金屬罩的抽氣孔，直接抽出罩內(nèi)和型腔的氣體，型腔內(nèi)保持0.4個大氣壓。作為上述技術方案的改進，在步驟四中，具體操作為:首先將管坯套在蕊模上一起加熱至470°C，并保溫1.5h，楔壓時管坯靜止不動，每壓一次后管坯轉過4°?5°，進行下一位置的壓制，完成一周壓制后，再加熱至470°C保溫30min進行下一周循環(huán)的壓制，直至完成整個楔壓過程，楔壓變形程度為20%， 作為上述技術方案的改進，在步驟五中，具體操作為:在25°C條件下，堵住缸套一端，在缸套中間倒入8wt%的NaOH溶液，腐蝕40min后清洗缸套內(nèi)表面。一種過共晶鋁硅合金缸套的制備方法，采用負壓重力精密鑄造工藝，按以下步驟進行: 步驟一:按重量百分比配料； 按如下化學成分百比含量進行配料:純鋁、結晶硅、純鎂、純鎳及Al-20Fe、Al-lOCr、Al-50Cu，質量分數(shù) ％，Al-24S1-l.2Mg-3.0Fe-2.8Cu_l.6Ni_0.5Cr ； 步驟二:熔煉 熔煉設備為電阻爐，熔煉前對合金原料進行去水并放入熔煉爐內(nèi)熔化，Mg用自制鐘罩壓入溶液；待熔體完全熔化加入白色固體六氯乙烷精煉劑，選用牌號為HT-LQ的清渣劑凈化熔體；加入磷鹽復合變質劑，加入量為熔體總量的0.15%，攪拌后靜置30分鐘，攪拌過程吹氬氣保護熔體表面避免氧化； 步驟三:澆注； 熔體靜置的同時預熱澆注模具，采用金屬模具澆注，待熔體溫度在740°C時進行澆注，澆注時保持整個金屬型腔內(nèi)氣壓為0.4個標準大氣壓。步驟四:楔壓加工處理； 鑄件冷卻后，采用楔壓加工處理鑄件，以減少鑄造缺陷及獲得細小的硅顆粒及共晶相；鑄件管壁的楔壓變形程度為20% ； 步驟五:耐磨處理； 采用8wt%的NaOH溶液在25°C條件下對合金鑄件內(nèi)表面腐蝕40min。本專利技術與現(xiàn)有技術相比較，本專利技術的實施效果如下: 本專利技術所述過共晶鋁硅缸套的優(yōu)點如下: (I)用新設計的鋁硅合金制造的缸套與傳統(tǒng)的鑄鐵缸套相比，重量極大降低，符合業(yè)內(nèi)減重降排的發(fā)展要求。導熱性能好，能夠一定程度上降低發(fā)動機缸的溫度，提高發(fā)動機工作效率。目前發(fā)動機上的活塞大多是鋁合金，這樣就減少了缸套與活塞之間的磨損量，發(fā)動機的使用壽命也得到提高。( 2 )采用負壓重力精密鑄造工藝與國內(nèi)外應用比較多的噴射沉積工藝制造過鋁合金缸套，不僅制造工藝簡單，而且鑄件成品率高，這樣成本就比較低。輔以簡單的楔壓加工，一定程度上消除了鑄造缺陷，使粗大的共晶組織變細小、分布更均勻，很好的提高了缸套的性能。采用特制的金屬模具澆注，經(jīng)過楔壓加工及化學腐蝕后，經(jīng)檢測，缸套的硬度>90HRB，抗拉強度>41OMPa。(3)針對本專利技術的鋁硅合金成分，為了使缸套的性能達到最優(yōu)，經(jīng)過大量實驗，具體的設計了: a、保持型腔內(nèi)0.4個大氣壓的負壓重力精密鑄造工藝。b、鑄件管壁的楔壓變形程度為20%的楔壓加工工藝。c、在保持25°C條件下，對缸套內(nèi)表面以8wt%的NaOH溶液腐蝕40min的堿腐蝕工-H- O【具體實施方式】下面將結合具體的實施例來說明本專利技術的內(nèi)容。一種過共晶鋁硅合金缸套，其化學成分為:S1:23%-26% ； Mg: 1.2%-1.5% ；Cu:2.5%-3% ； Fe: 2.8%-3.5% ；N1:1.5%-2% ；Cr:0.4%-0.5% ； Al:余量。本專利技術所述過共晶鋁硅合金缸套的各組成化學元素作用如下: a、硅的作用:在過共晶鋁硅合金中，硅含量越高，合金的耐磨性、耐熱性越好，熱膨脹系數(shù)越低，但是初晶硅會變得粗大，合金的抗拉強度及硬度等力學性能降低，故綜合考慮選擇硅含量為23%-26%。b、鎂的作用:加入適量的鎂后，會在合金中生成Mg2Si相、A12CuMg、W相及Q相等，起一定彌散強化作用提高合金強度，但是鎂含量過多，會降低合金的伸長率，并使合金中空隙率增大，降低合金整體的力學性能，故綜合考慮鎂含量為1.2%-1.5%。C、銅的作用:加入適量的銅能提高合金的高溫力學性能，與Ni生成Al-N1-Cu高溫強化相，但銅含量過多會降低合金的耐腐蝕性和鑄造性能，熱裂傾向增大，故綜合考慮銅含量為 2.5%-3%。d、鐵的作用:合金中加入適量的鐵，可形成穩(wěn)定的富鐵相，提高合金的耐熱性能，同時附著于初晶硅周圍，堵塞并分割了硅原子的擴散通道，避免了鋁合金基體和初晶硅的高溫粗化。但鐵含量過多會降低合金的強度，故綜合考慮鐵含量為2.8%-3.5%。e、鎳的作用:Ni本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種過共晶鋁硅合金缸套，其特征在于，所述缸套化學成分為：Si?:?????23%?26%；Mg:?????1.2%?1.5%；Cu:?????2.5%?3%；Fe:?????2.8%?3.5%；Ni:?????1.5%?2%；Cr:?????0.4%?0.5%；Al：???余量。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：黃德松，楊俊，朱斌，吳貞亮，
申請(專利權)人：安徽中原內(nèi)配有限責任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽;34