汽车发动机缸套制造工艺研究(1)

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Keywords cylinder liner fo r au tom ob ile engine, th in2alled w elded body, fin ial fin ish
汽车发动机钢质镀铬缸套的本体为低碳碳素 钢, 内圆表面为镀铬金属覆盖层, 且外圆表面不直接 与发动机冷却水接触的一种薄壁汽缸套。 冲压引伸
应力退火→切断→成品
2. 焊接筒体材料的选用
材料选用不仅要满足汽缸套性能要求, 而且具
有良好的焊接性能和成形加工性。 经过综合分析和
试验, 选用了 20# 优质碳素结构钢冷轧薄钢板。并且
图 1 精整薄壁焊接筒体
产品应满足以下技术要求: 1. 焊接要求: 焊缝内外表面应光滑平整, 不得 有可见裂纹、气孔及未焊透等焊接缺陷。焊缝表面凹 陷量不大于 0. 05mm。 2. 机械性能: 筒体的抗拉强度 Ρb≥345M Pa; 硬 度为 HV 49 160~ 230; 残余应力: - 9. 8~ + 29. 4N mm 2。

图 3 筒体精整示意图
经过精整加工后, 筒体的圆柱度≤0. 075mm , 壁厚差≤0. 05mm , 表面粗糙度可达 R a0. 8Λm , 内外 径尺寸精度达 IT 9 级, 满足了半成品要求。
结 语
采用低碳优质结构钢冷轧薄钢板, 经过先进的 钨极脉冲氩弧自动焊接和精整加工等工艺制造的汽 车发动机钢质镀铬缸套用薄壁焊接筒体, 焊接质量 好, 各项性能指标、尺寸精度满足产品技术要求, 材 料利用率高, 成本低。用焊接筒体生产的缸套已配套 国内多家汽车发动机厂, 并有产品销往国外。该产品 的研制成功, 为我国发动机钢质缸套用筒体半成品 探索了一条新途径。
V L ·m in- 1
150
230
5
18 8. 5~ 10 6~ 8
4. 筒体焊缝光整加工工艺
筒体经过钨极脉冲氩弧自动焊接, 焊缝单面焊,
双 面 成 形, 表
面 光 滑 平 整,
外焊道表面凹
陷量和内焊道
表面凸出量都
比 较 小, 一 般
控制在 h≤0. 2 mm。但是这样 的焊缝表面还
不能满足产品
参考文献
1. 姜焕中主编. 电弧焊及电渣焊. 北京: 机械工业出版社,
1981
2. 钱杏轩等. 钢制整体引伸药筒设计与制造. 北京: 国防工
业出版社, 1988
责任编辑 吕德龙
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《新技术新工艺》·热加工技术 2003 年 第 2 期
要 求, 及 后 续
筒体精整加工
工艺要求。 因
图 2 焊缝光整加工示意图
此, 应对焊缝进行光整加工, 光整加工在专门的设备
上进行, 如图 2 所示。 图中 R ′= (1. 6~ 1. 7) R , R 为
筒体外圆半径, R ′为辊轮外形曲率半径。 经过光整加工后的筒体焊缝, 内外表面光滑
平整。
5. 焊接筒体的精整加工工艺 经过焊缝光整加工后的筒体圆柱度一般为0. 25 mm 左右, 这样的尺寸精度远不能满足缸套筒体半 成品的要求, 而且用退火状态的 20 号优质冷轧薄钢 板制造的筒体硬度大约为 HV 49150, 也达不到缸套 筒体性能要求。采用一种工艺方法, 一方面提高筒体 的圆柱度及其他尺寸精度, 另一方面通过一定的冷 作硬化提高筒体机械强度和硬度, 而要使筒体的塑 性变形量尽可能小, 以减少残余应力, 并减小工艺难 度。经过多种工艺方案比较和工艺试验, 最后确定采 用塑性变形量小的变薄整形工艺。 如图 3 所示。
正确选择焊接规范参数是获得筒体优质焊的关 键, 合适的规范所焊出的焊缝, 脉冲波纹圆滑清晰, 焊缝平直整齐、无咬边、断焊现象, 焊缝正面不下陷, 反面成形均匀平直。选择焊接规范参数时, 首先根据 筒体的材料、厚度粗选焊速 V h, 再依据钢板的碳当 量 Ceg 和M n、S 含量的比值具体选定焊速。在此基 础上, 选定焊接电流, 焊接电流中脉冲电流值可按单 位体积能的焊接电流、电压设计计算公式计算, 基值 电流取 2 3 脉冲电流值, 经过试焊后确定脉冲电流 的精确值。
然后, 再选电弧电压 U , 气体流量等, 在初步确 定规范参数后, 进行试焊, 精确调整直到达到筒体的 焊接要求。
1. 8mm 冷轧钢板筒体焊接规范参数见表 2。
表 2 1. 8mm 号冷轧钢板筒体焊接规范参数
基值 脉冲 脉冲 焊接速度 电弧电压 氩气流量
电流 A 电流 A 频率 H z m ·h- 1
3. 尺寸精度: 筒体内外径精度 IT 10; 圆柱度≤ 0. 075mm ; 壁厚差 ∃ t≤0. 05mm。
汽缸套用精整薄壁焊接筒体规格尺寸见表 1。
筒体采用低碳热轧中厚钢板经过多次变薄拉伸, 并
表 1 汽缸套用精整薄壁焊接筒体规格尺寸 (mm )
且中间加多次热处理和表面处理。 由于经多次大塑 性变形冲压加工, 因此, 由加工硬化引起的开裂、起 层等质量问题较多, 残余应力也较大。用无缝钢管制 造缸套, 要对其内外表面进行粗加工, 加工余量大, 生产周期长, 材料利用率低, 成本较高。
98
5 101. 5 5 97. 5
186 186
102
5 105. 5 5 101. 5
193 210
105
5 107. 5 5 103. 5
193 210
工艺设计与研究
1. 工艺流程制定 根据产品的技术要求, 经过多次工艺试验, 确定
以下工艺流程: 钢板→剪切下料→卷圆→焊接→焊缝光整加工
→无损探伤→退火→表面处理→筒体精整加工→去
为了保证机械性能和良好的焊接质量, 材料中的 S、 P 含量≤0. 025% (标准≤0. 035% ) 为最佳。
3. 焊接工艺的选择及焊接参数选择 根据汽缸套筒体对焊接质量的要求, 经过对各 种焊接工艺对比分析, 由于钨极脉冲氩弧自动焊工 艺具有以下的特点: 1) 钨极脉冲氩弧焊采用脉冲电流, 可以减小焊 接电流的平均值, 获得较低的电弧线能量, 因此适合 薄板和超薄板焊接。 2) 便于精确控制电弧能量及其分布, 易获得均 匀的熔深和焊缝根部均匀熔透, 因而能很好地实现
《新技术新工艺》·热加工技术 2003 年 第 2 期
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单面焊双面成形, 焊缝质量优良。 3) 脉冲电流对点状熔池有较强的搅拌作用, 焊
缝由焊点相互重叠而成, 且熔池金属冷凝速度快, 高 温停留时间短, 所以焊缝金属组织细密, 树枝状结晶 不明显, 热影响区小, 焊件的精度高。 综合分析了以 上特点, 因此, 确定采用钨极脉冲氩弧自动焊工艺。
热加工技术
汽车发动机缸套制造工艺研究
Cylinder L iner fo r A utom obile Engine R esearch on the P rocess
山西利民机械厂 (030800) 任树林
【摘要】采用优质低碳冷轧薄钢板, 经过焊接和精整加工等工艺制造的汽车发动机钢质镀铬缸 套用焊接筒体对其主要工艺进行了探讨。 关键词 汽车发动机缸套 薄壁焊接筒体 精整加工
汽缸套用精整薄壁焊接筒体
根据钢质镀铬汽缸套技术条件及缸套制造对 半成品的技术要求, 筒体选用低碳优质碳素冷轧薄 钢板, 经卷圆、焊接及精整等工艺制造, 如图 1 所示。
规格
86
D 1 5 88. 5
D 2 5 85. 5
L 1 169. 5
L2
187
93
5 95. 5 5 92. 5
162 187