專利名稱：一種鋁合金缸體的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)鋁合金缸體的生產(chǎn)方法，特別涉及一種鋁合金缸體內(nèi)表面形成氧化鋁陶瓷層的微弧氧化處理工藝以及對(duì)氧化鋁陶瓷層的切削加工方法。
背景技術(shù)：
鋁合金缸體作為內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)重要部件，因?yàn)樗馁|(zhì)量較輕、強(qiáng)度較高而長期廣泛應(yīng)用，但因?yàn)槟湍バ?、耐腐蝕性差，不適用于在高溫高壓、高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)的場合，通常在使用前對(duì)其內(nèi)摩擦表面進(jìn)行電鍍或其它表面硬化處理以增加其耐磨性。微弧氧化處理工藝是近幾年發(fā)展起來的一種鋁合金缸體內(nèi)表面的處理工藝，特別是氧化鋁陶瓷層的微弧氧化處理工藝，如長安大學(xué)申請(qǐng)的公開號(hào)CN 1554806A的鋁合金缸體內(nèi)表面微弧氧化處理工藝，微晶陶瓷層表面均勻分布有大量微米級(jí)盲孔，具有良好的存儲(chǔ)潤滑油的特性；由于氧化鋁陶瓷層具有耐高溫和耐腐蝕性，因此特別適用于在高溫高壓、耐磨性要求高、潤滑條件差、高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)缸體、活塞運(yùn)動(dòng)部件表面。但目前本技術(shù)領(lǐng)域通常認(rèn)為，由于氧化鋁陶瓷層的高硬度和脆性大，需用更硬的研磨拋光材料對(duì)其精加工，但因?yàn)樘沾蓪颖 ⒅挥?0微米左右，切削力大陶瓷層容易碎裂剝落、對(duì)微米級(jí)盲孔造成破壞、不能發(fā)揮氧化鋁陶瓷層潤滑良好的特性，因此不能像鍍鉻層一樣進(jìn)行珩磨或者表面拋光等加工；如果采用軟的材料如尼龍輪、羊毛輪進(jìn)行加工，效率低、容易對(duì)微米級(jí)盲孔造成破壞、不能發(fā)揮潤滑良好的特性，因此現(xiàn)有的氧化鋁陶瓷層的鋁合金缸體，在經(jīng)過內(nèi)表面微弧氧化處理工藝形成氧化鋁陶瓷層后，經(jīng)過清洗干燥、不再進(jìn)行進(jìn)一步的機(jī)械加工而使用，使得缸體內(nèi)表面的粗糙度常常不符合缸體的技術(shù)和使用要求、特別是小型高速內(nèi)燃機(jī)的使用要求，使內(nèi)燃機(jī)氧化鋁陶瓷表面疏松層及其雜質(zhì)經(jīng)常在磨合階段或者在磨合后的初期使用階段因脫落而造成內(nèi)燃機(jī)缸體或者活塞的拉傷、劃傷而損害，嚴(yán)重時(shí)造成內(nèi)燃機(jī)拉缸，大大縮短了內(nèi)燃機(jī)的可靠性和使用壽命，增加了使用成本，使得微弧氧化處理工藝不能得到很好的推廣應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鋁合金缸體內(nèi)表面的微弧氧化處理工藝及其氧化鋁陶瓷層的機(jī)械切削加工方法，以解決內(nèi)燃機(jī)缸體或者活塞的拉缸損壞、陶瓷表面疏松層在缸體使用前不能有效去除的難題，以提高內(nèi)燃機(jī)的可靠性和使用壽命，降低使用成本。
本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是，包括鋁合金缸體鑄造，鋁合金缸體內(nèi)孔的機(jī)械加工，利用直流脈沖電源將機(jī)械加工后的鋁合金缸體作為陽極、缸體內(nèi)腔設(shè)置不銹鋼管作為陰極，堿性電解液從不銹鋼管一端流入缸體、從缸體的另一端流出，對(duì)缸體內(nèi)表面進(jìn)行微弧氧化處理以形成氧化鋁陶瓷層，對(duì)陶瓷層清洗干燥，其特征在于還包括對(duì)氧化鋁陶瓷層的機(jī)械切削加工以及加工后的清洗。
堿性電解液按重量與總體積比六偏磷酸鈉15-25g/L，碳酸鉀5-15g/L，硅酸鈉3-8g/L，偏釩酸銨1-2g/L。
堿性電解液按重量與總體積比為，六偏磷酸鈉20g/L，碳酸鉀10g/L，硅酸鈉5g/L，偏釩酸銨1.5g/L。
所說的堿性電解液PH值范圍為8-12。
直流脈沖電源對(duì)缸體施加的電壓值在300V-550V。
用尼龍輪配以拋光膏進(jìn)行粗拋光，拋光時(shí)間2-3min，然后在汽油中浸泡清洗。
先用尼龍輪配以拋光膏進(jìn)行粗拋光，拋光時(shí)間2-3min，再用羊毛輪配以拋光液進(jìn)行精細(xì)拋光，拋光時(shí)間1-2min，然后在汽油中浸泡清洗。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)鋁合金缸體經(jīng)過內(nèi)表面微弧氧化處理工藝后，得到了適中的微晶陶瓷層厚度、利于缸體散熱以減少拉缸發(fā)生，良好的表面粗糙度表面粗糙度能達(dá)到Ra 1.6左右；經(jīng)過切削加工后，鋁合金缸體內(nèi)表面的表面粗糙度能達(dá)到Ra 0.4左右，能夠滿足耐高溫高壓、耐磨性耐腐蝕性要求高、潤滑條件差的內(nèi)燃機(jī)缸體的使用工況要求。
由于直流脈沖電源的輸出工作電壓比較低、占空比小，微晶陶瓷層更加致密、盲孔分布均勻、與鋁合金基體的結(jié)合強(qiáng)度更高、不容易從基體上脫落，使內(nèi)燃機(jī)的可靠性高、使用壽命更長；同時(shí)節(jié)約了能源，也減少了電極損耗。
具體實(shí)施例方式一種鋁合金缸體的生產(chǎn)方法，包括鋁合金缸體鑄造，鋁合金缸體內(nèi)腔的機(jī)械加工，利用直流脈沖電源將機(jī)械加工后的鋁合金缸體作為陽極、缸體內(nèi)腔設(shè)置不銹鋼管作為陰極，堿性電解液從不銹鋼管一端流入缸體、從缸體的另一端流出，對(duì)缸體內(nèi)表面進(jìn)行微弧氧化處理以形成氧化鋁陶瓷層，對(duì)陶瓷層清洗干燥，對(duì)氧化鋁陶瓷層的機(jī)械切削加工以及加工后的清洗。具體步驟為
1)制堿性電解液堿性電解液按重量與總體積比六偏磷酸鈉15-25g/L，碳酸鉀5-15g/L，硅酸鈉3-8g/L，偏釩酸銨1-2g/L；堿性電解液PH值范圍為8-12。
堿性電解液從不銹鋼管一端流入缸體、從缸體的另一端流出，通過冷卻循環(huán)系統(tǒng)在缸體中循環(huán)。
2)將機(jī)械加工后的鋁合金缸體接直流脈沖電源的陽極、不銹鋼管接直流脈沖電源的陰極，將不銹鋼管放在缸體內(nèi)腔中間，堿性電解液從不銹鋼管一端流入缸體、從缸體的另一端流出，直流脈沖電源對(duì)缸體施加的電壓值300V-550V，時(shí)間30-50min。
3)用尼龍輪配以拋光膏進(jìn)行粗拋光，拋光時(shí)間2-3min，然后在汽油中浸泡清洗。
4)先用尼龍輪配以拋光膏進(jìn)行粗拋光，拋光時(shí)間2-3min，再用羊毛輪配以拋光液進(jìn)行精細(xì)拋光，拋光時(shí)間1-2min，然后在汽油中浸泡清洗。
本發(fā)明的實(shí)施例一將堿性電解液按重量與總體積比為，六偏磷酸鈉20g/L，碳酸鉀10g/L，硅酸鈉5g/L，偏釩酸銨1.5g/L的比例配制，將PH值范圍控制在8-12之間；堿性電解液從不銹鋼管一端流入缸體、從缸體的另一端流出，通過冷卻循環(huán)系統(tǒng)在缸體中循環(huán)；將機(jī)械加工后的鋁合金缸體接直流脈沖電源的陽極、不銹鋼管接直流脈沖電源的陰極，將不銹鋼管放在缸體內(nèi)腔中間，直流脈沖電源對(duì)缸體施加300V-550V的電壓，時(shí)間40min；微弧氧化處理后取下缸體進(jìn)行清洗干燥，待缸體干燥后，用尼龍輪配以拋光膏進(jìn)行粗拋光，拋光時(shí)間2.5min，然后在汽油中浸泡清洗，清洗干凈后干燥。
本發(fā)明的實(shí)施例二將堿性電解液按重量與總體積比為，六偏磷酸鈉20g/L，碳酸鉀10g/L，硅酸鈉5g/L，偏釩酸銨1.5g/L的比例配制，將PH值范圍控制在8-12之間；堿性電解液從不銹鋼管一端流入缸體、從缸體的另一端流出，通過冷卻循環(huán)系統(tǒng)在缸體中循環(huán)；將機(jī)械加工后的鋁合金缸體接直流脈沖電源的陽極、不銹鋼管接直流脈沖電源的陰極，將不銹鋼管放在缸體內(nèi)腔中間，直流脈沖電源對(duì)缸體施加300V-550V的電壓，時(shí)間40min；微弧氧化處理后取下缸體進(jìn)行干燥，待缸體干燥后，先用尼龍輪配以拋光膏進(jìn)行粗拋光，拋光時(shí)間2.5min，再用羊毛輪配以拋光液進(jìn)行精細(xì)拋光，拋光時(shí)間1.5min，然后在汽油中浸泡清洗，清洗干凈后干燥。
權(quán)利要求
1.一種鋁合金缸體的生產(chǎn)方法，包括鋁合金缸體鑄造，鋁合金缸體內(nèi)腔的機(jī)械加工，利用直流脈沖電源將機(jī)械加工后的鋁合金缸體作為陽極、缸體內(nèi)腔設(shè)置不銹鋼管作為陰極，堿性電解液從不銹鋼管一端流入缸體、從缸體的另一端流出，對(duì)缸體內(nèi)腔表面進(jìn)行微弧氧化處理以形成氧化鋁陶瓷層，對(duì)陶瓷層清洗干燥，其特征在于還包括對(duì)氧化鋁陶瓷層的機(jī)械切削加工以及加工后的清洗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金缸體的生產(chǎn)方法，其特征在于所說的堿性電解液按重量與總體積比六偏磷酸鈉15-25g/L，碳酸鉀5-15g/L，硅酸鈉3-8g/L，偏釩酸銨1-2g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金缸體的生產(chǎn)方法，其特征在于所說的堿性電解液按重量與總體積比為，六偏磷酸鈉20g/L，碳酸鉀10g/L，硅酸鈉5g/L，偏釩酸銨1.5g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或者3所述的鋁合金缸體的生產(chǎn)方法，其特征在于所說的堿性電解液PH值范圍為8-12。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金缸體的生產(chǎn)方法，其特征在于所說直流脈沖電源對(duì)缸體施加的電壓值在300V-550V。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金缸體的生產(chǎn)方法，其特征在于所說的機(jī)械切削加工以及加工后的清洗是，用尼龍輪配以拋光膏進(jìn)行粗拋光，拋光時(shí)間2-3min，然后在汽油中浸泡清洗。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金缸體的生產(chǎn)方法，其特征在于所說的機(jī)械切削加工以及加工后的清洗是，先用尼龍輪配以拋光膏對(duì)進(jìn)行粗拋光，拋光時(shí)間2-3min，再用羊毛輪配以拋光液進(jìn)行精細(xì)拋光，拋光時(shí)間1-2min，然后在汽油中浸泡清洗。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁合金缸體的生產(chǎn)方法，解決了現(xiàn)有生產(chǎn)方法得到的缸體內(nèi)表面粗糙度不符合缸體的技術(shù)和使用要求、內(nèi)燃機(jī)容易拉缸、缸體可靠性差和使用壽命短的問題。解決技術(shù)問題的主要技術(shù)方案是，包括鋁合金缸體內(nèi)腔的機(jī)械加工，利用直流脈沖電源將機(jī)械加工后的鋁合金缸體內(nèi)腔表面在堿性電解液中進(jìn)行微弧氧化處理以形成氧化鋁陶瓷層，對(duì)陶瓷層清洗干燥，對(duì)氧化鋁陶瓷層的機(jī)械切削加工以及加工后的清洗。采用上述方法后，解決了內(nèi)燃機(jī)缸體或者活塞的拉缸損壞、陶瓷表面疏松層在缸體使用前不能有效去除的難題，提高了內(nèi)燃機(jī)的可靠性和使用壽命，降低使用成本，使得微弧氧化處理工藝得到很好的推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C25D11/04GK1928341SQ20061000918
公開日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月20日
發(fā)明者孔祥文, 尤學(xué)建, 崔景國, 陳為倫, 劉占文 申請(qǐng)人:山東華盛農(nóng)業(yè)藥械股份有限公司