经喷镀前处理的发动机气缸体的制作方法

xiaoxiao2020-7-22  1

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专利名称:经喷镀前处理的发动机气缸体的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种在喷镀镀层处理之前粗化基体材料表面的发动机气缸体。
背景技术
作为形成铁基材料镀层的初步处理,需要粗化缸孔内表面,以增强喷镀镀层的粘附力,其中,铁基材料镀层将被喷镀到有利于汽车发动机的重量减轻和排气处理的无气缸套铝气缸体的缸孔内表面上。
日本专利申请公报No.11-320414公开了一种作为粗化方法的喷丸处理。日本专利申请公报No.10-77807和No.2002-155350公开了一种作为粗化方法的切削处理。
实用新型内容然而,喷丸处理导致研磨材料的粉末残留在已粗化表面上。切削处理导致切屑残留在已粗化表面上。
如果在异物粒子如喷丸处理的研磨材料粉末或切屑残留于已粗化表面上的状态下,在已粗化表面上进行喷镀镀层,这些异物粒子可能仍然暴露在已喷镀镀层的表面上,或者喷镀镀层的粘附强度变低,导致被喷镀镀层的形成不稳定,降低其可靠性。
本实用新型的目的是提供一种发动机气缸体,其实现喷镀镀层的形成稳定,提高其可靠性。
本实用新型的一个方面是一种发动机气缸体,其包括气缸体的缸孔内表面和喷镀在该气缸体的缸孔内表面上的喷镀镀层,其中,所述气缸体的缸孔内表面包括用于喷镀镀层的工作表面,在该工作表面形成有通过使工具对该工作表面施压使工作表面上的材料在工作表面上移位并保持工作表面上的材料不从工作表面上移除而在工作表面上形成的、用于粗化工作表面的凹陷。
本实用新型上述经喷镀前处理的发动机气缸体,其中,工具包括在工作表面上滚动的滚轮。
本实用新型上述经喷镀前处理的发动机气缸体,其中,滚轮形成为在其外周具有锯齿状边缘。
本实用新型上述经喷镀前处理的发动机气缸体,其中,所述工具包括数个同时使用来对工作表面进行粗化的滚轮。
本实用新型上述经喷镀前处理的发动机气缸体,其中,工作表面是铝气缸体的气缸内表面,且将要形成在其上的喷镀镀层由铁基材料制成;以及当使工具施压于工作表面来粗化工作表面时,工具携带将被留置在凹陷内的镍基材料。
本实用新型的另一方面是一种经喷镀前处理的发动机气缸体,其包括用于喷镀镀层的气缸内表面,该气缸内表面上形成有通过使气缸内表面材料在气缸内表面上移位并且不从气缸内表面移除材料来粗化气缸内表面的凹陷。
本实用新型经喷镀前处理的发动机气缸体不会产生用通常使用的切削刀具粗化表面时会产生的切屑,同时防止异物粒子残留在经过粗化的表面上,从而可在稳定的条件下进行喷镀镀层的随后处理,使喷镀镀层能够具有改善的可靠性。此外,在发动机的气缸体的缸孔内表面是在粗化处理过的圆筒内表面的情况下,缸孔内表面形成具有高可靠性的喷镀镀层,由此能够避免在活塞滑动运动过程中产生的缺陷,例如咬入或者粘附(seizing)。


现在将参照附图对本实用新型进行描述,其中图1A是示意性截面图,示出在根据本实用新型第一实施例的经喷镀前处理的发动机气缸体中,具有由工具进行处理圆筒内表面的气缸体的基本部分;以及图1B是沿图1A中IB-IB线所作的在第一实施例的经喷镀前处理的发动机气缸体中使用的工具的滚轮的俯视图。
图2A是在圆筒内表面上形成有螺旋槽的圆筒部的截面图;以及图2B是沿图2A中IIB-IIB线所作的放大截面图。
图3是俯视图,示出图1A中所示的滚轮的一种修改形式的外周的一部分。
图4是俯视图,示出在根据本实用新型第二实施例的经喷镀前处理的发动机气缸体中,具有由工具进行处理圆筒内表面的气缸体的基本部分。
图5示意性地示出当在已粗化的内表面上形成镀层时将要实施的喷镀镀层。
具体实施方式
下面将参照附图对本实用新型的实施例进行说明,其中,相似的部件由相似的附图标记指代。
如图1A所示,圆筒内表面1,例如在发动机的气缸体中形成的缸孔内表面,是基体材料表面,在其上将通过喷镀形成镀层。圆筒部11由压铸铝合金(金属分类ADC12)制成,在其内部,圆筒内表面1被以一定精度进行加工。在由铁基材料组成的喷镀镀层材料被喷镀到圆筒内表面1以形成喷镀镀层之前,圆筒内表面1形成为粗糙表面。
使滚轮3与圆筒内表面1压力接触,且被强迫在圆筒内表面1上滚动,以进行元件滚轧,从而形成如图2A和2B所示的螺纹形式的螺旋槽1a(凹陷)。
支撑滚轮3的处理装置5具有相对可转动地支撑中心轴9的主体部7,该中心轴9被插入圆筒部11内。中心轴9在其下部侧面上具有一对导杆13和15,导杆13和15的底端部沿圆筒内表面1的径向可移动地支撑在中心轴9上。滚轮支架轴17固定到导杆13和15的末端部。滚轮支架轴17在其下部末端具有可转动地安装在其上的滚轮3。
滚轮支架轴17在其靠近中心轴9的横向侧具有连接臂19,该连接臂19的一端固定到滚轮支架轴17上,而其另一端可移动地插入设置在中心轴9的下部横向侧的水平导向孔9a中。连接臂19具有插入导向孔9a的端部,该端部形成有斜面19a,该斜面19a如此倾斜,以至于斜面19a的下端相对于关联的上端向右侧伸出,如图1A所示。
相反,主动杆21插入穿设于中心轴9的垂直导向孔9b内,以可沿其轴线方向移动。主动杆21具有形成有斜面21a的下端,斜面21a与连接臂19的斜面19a保持滑动接触。
采用这种结构,主动杆21通过驱动机构(未示出)向下沿轴线方向移动,以引起斜面21a在斜面19a上滑动,使连接臂19和滚轮支架轴17沿圆筒内表面1的径向向外移动(如图1A中观察到的向左侧),从而强迫滚轮3沿相同的方向移动,以使其与圆筒内表面1压力接触。
此外,弹性部件如弹簧(未示出)布置在中心轴9和滚轮支架轴17之间,用于迫使滚轮支架轴17趋向中心轴9。这使得在连接臂19不被主动杆21压迫的条件下,滚轮3从圆筒内表面1上释放。
当采用处理装置5粗化圆筒内表面1时,在中心轴9绕圆筒内表面1的中心轴线转动且滚轮3与圆筒内表面1以压力相接触地在圆筒内表面1上滚动的状态下,处理装置5整体沿圆筒内表面1的轴线方向向下进给,从而在圆筒内表面1上形成螺旋槽1a,如图2A和2B所示。
元件滚轧由滚轮3进行,滚轮3以与圆筒内表面1压力接触地在圆筒内表面1上滚动,导致在圆筒内表面1上发生塑性变形,其中,圆筒内表面1上的基体材料在其上移位,而没有从其上移除,从而在其上形成螺旋槽1a。这样不会产生用通常使用的切削刀具粗化表面时会产生的切屑,同时防止异物粒子残留在经过粗化的表面上,由此,在稳定的条件下进行形成喷镀镀层(在图2B中用23表示)的随后处理,从而使喷镀镀层23能够具有改善的可靠性。
此外,在发动机的气缸体的缸孔内表面是在上述粗化处理中处理过的圆筒内表面1的情况下,缸孔内表面形成具有高可靠性的喷镀层,由此能够避免在活塞滑动运动过程中产生的缺陷,例如咬入或者粘附(seizing)。
上述的喷镀前粗化处理在下列条件下进行。
工具(滚轮3)材料烧结硬质合金处理装置5的中心轴9的转速60rpm处理装置5的进给速度0.5mm/rev压力100N此外,由上述粗化处理产生的槽1a的形状由非接触式轮廓测量工具例如激光工具进行测量,由此保证槽1a的形状精度。
图1A和1B中的滚轮3可以形成为在其外周具有锯齿状边缘30a,如图3所示。
通过使形成为具有锯齿状边缘30a的滚轮30在与圆筒内表面1压力接触下在圆筒内表面1上滚动,圆筒内表面1形成与如图2A所示的螺旋槽1a相似的具有锯齿状边缘30a的转印图案的螺旋槽(未示出)。
这使得所产生的螺旋槽具有比图2A和2B中的螺旋槽1a更精细的起伏,使喷镀镀层能够具有进一步改善的粘附性。
将参照图4对本实用新型的第二实施例进行说明。在这个实施例中,处理装置50具有数个连接臂190,和与连接臂190关联的数个滚轮轴170及滚轮300,其中,每一个连接臂190都对应于图1的连接臂19。在中心轴90的下部横向侧,在沿圆周等距离地隔开的位置处,连接臂190连接到对应于图1的中心轴9的中心轴90上。
如同第一实施例,使连接臂190和滚轮支架轴170一起移向圆筒内表面1,且被沿圆筒内表面1的径向向外压,以至于使滚轮300与圆筒内表面1压力接触。这里,主动杆在沿圆周隔开的四个位置处以与连接臂190处于面对面的关系形成为在主动杆的下端具有斜面。
在第二实施例中,中心轴90沿圆筒内表面1的轴线方向转动和进给,数个滚轮300在圆筒内表面1上与其压力接触地滚动,以在其上形成数个螺旋槽。数个滚轮300的应用提供了以比如图1所示的第一实施例的螺距更小的螺距形成的螺旋槽。因此,可以形成比第一实施例中达到的粘附力进一步改善的粘附力的喷镀镀层。
此外,使用适当的粘接剂,在与圆筒内表面1进行接触的滚轮3、30、300的接触区域,镍基材料的粉末粘附到以上提出的实施例的滚轮3、30、300上。当滚轮3、30、300在与圆筒内表面1压力接触下在圆筒内表面1上滚动以形成槽1a时,在滚轮上的镍基材料将被留置并粘附到槽1a上。
与制成圆筒内表面1的铝基材料相比,镍基材料对用作喷镀镀层材料的铁基材料具有更大的粘附强度。因此,粘附在圆筒内表面1上的镍基材料的设置增强了喷镀镀层对圆筒内表面1的粘附力。此外,当喷镀镀层材料被喷镀在圆筒内表面1上时,导致粘附在圆筒内表面1上的槽1a上的镍基材料粉末由于喷镀材料的热量而熔化,从而使得被喷镀镀层在圆筒内表面1上的粘附强度进一步增大。
图5是说明如何执行喷镀以形成喷镀镀层23的示意图。线材火焰喷镀枪61插入缸孔中央。铁基金属作为喷镀镀层材料熔化,且通过喷镀口61a喷镀到圆筒内表面1(缸孔的内表面)上,由此形成喷镀镀层23。
在喷镀镀层处理中,喷镀枪61供应有来自火焰线材供应器63的作为喷镀镀层材料的铁基材料的火焰线材(flame wire)65;来自燃料气体容器67通过导管71供应的燃料气体,燃料气体容器67储存用于点火的燃料气体例如乙炔、丙烷或者乙烯;以及来自储存氧气的氧气容器69通过导管73供应的氧气。喷镀枪61进一步供应有来自压缩机(未示出)的压缩空气。在喷镀枪61沿缸孔的轴线方向旋转和进给的同时,压缩空气用于将由于燃烧热熔化导致的喷镀镀层材料75的熔化液滴喷镀到圆筒内表面1上。
在这里描述的优选实施例是说明性的、并非限制性的,且本实用新型可以其它方式实施或者体现,而不偏离本实用新型的精神或本质特征。例如,基体材料表面不限于发动机气缸体的缸孔内表面。本实用新型可以应用到其它的圆筒内表面。进一步可供选择地,本实用新型不限于圆筒表面,而是可以应用到其它形状的表面轮廓。
本实用新型的范围由权利要求书指示,且在权利要求书的意义范围内的所有各种变化都意味着包含于此。
本公开涉及的主题包含于2004年9月17日提交的日本专利申请No.2004-271743,其内容特别地整体包含于此,以供参考。
权利要求1.一种经喷镀前处理的发动机气缸体,其特征在于,其包括气缸体的缸孔内表面和喷镀在该气缸体的缸孔内表面上的喷镀镀层,其中,所述气缸体的缸孔内表面包括用于喷镀镀层的工作表面,在该工作表面形成有通过使工具对该工作表面施压使工作表面上的材料在工作表面上移位并保持工作表面上的材料不从工作表面上移除而在工作表面上形成的、用于粗化工作表面的凹陷。
2.根据权利要求1所述的经喷镀前处理的发动机气缸体,其特征在于,工具包括在工作表面上滚动的滚轮。
3.根据权利要求2所述的经喷镀前处理的发动机气缸体,其特征在于,滚轮形成为在其外周具有锯齿状边缘。
4.根据权利要求1所述的经喷镀前处理的发动机气缸体,其特征在于,所述工具包括数个同时使用来对工作表面进行粗化的滚轮。
5.根据权利要求1所述的经喷镀前处理的发动机气缸体,其特征在于,工作表面是铝气缸体的气缸内表面,且将要形成在其上的喷镀镀层由铁基材料制成;以及当使工具施压于工作表面来粗化工作表面时,工具携带将被留置在凹陷内的镍基材料。
6.一种经喷镀前处理的发动机气缸体,其特征在于,其包括用于喷镀镀层的气缸内表面,该气缸内表面上形成有通过使气缸内表面材料在气缸内表面上移位并且不从气缸内表面移除材料来粗化气缸内表面的凹陷。
专利摘要一种经喷镀前处理的发动机气缸体,其包括气缸体的缸孔内表面,其进行喷镀前处理,包括准备用于喷镀镀层的工作表面,通过使工具施压该工作表面来粗化工作表面,使工作表面的材料在工作表面上移位,以在其上形成凹陷,保持工作表面的材料不从工作表面上移除;和该气缸体的缸孔内表面的喷镀镀层。本实用新型的经喷镀前处理的发动机气缸体可实现喷镀镀层的形成稳定,提高其可靠性。
文档编号F02F1/00GK2880851SQ20052011908
公开日2007年3月21日 申请日期2005年9月16日 优先权日2004年9月17日
发明者关川岳, 饭泉雅彦, 荻野崇, 西村公男, 盐谷英尔, 高桥秀夫 申请人:日产自动车株式会社

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