(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112609054 A(43)申请公布日 2021.04.06
(21)申请号 202011236007.5(22)申请日 2020.11.09
(71)申请人 广西玉柴机器股份有限公司
地址 537005 广西壮族自治区玉林市天桥
西路88号(72)发明人 李明 何春华
(74)专利代理机构 北京中誉威圣知识产权代理
有限公司 11279
代理人 蒋常雪(51)Int.Cl.
C21D 9/00(2006.01)C21D 5/00(2006.01)C21D 1/20(2006.01)C21D 1/30(2006.01)C22C 37/10(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图2页
C22C 37/06(2006.01)
CN 112609054 A(54)发明名称
一种耐疲劳气缸盖的工艺方法(57)摘要
本发明提供了一种耐疲劳气缸盖的工艺方法，属于气缸盖加工技术领域。该耐疲劳气缸盖的工艺方法包括以下步骤：S1、工件准备：取表面无裂痕、划痕、磕损的成品灰铸铁气缸盖为待加工工件；S2、工件加热处理：将步骤S1中选取的待加工工件放入至厢式炉中进行加热。本发明通过对现有的灰铸铁气缸盖高温进行加热处理，然后再对气缸盖降温淬火处理，使灰铸铁气缸盖的基体组织向下贝氏体转变，由下贝氏体基体组织替代原有的珠光体基体组织，增加了材质的性能，同时增加了灰铸铁气缸盖的耐疲劳性，此外，通过对气缸盖进行退火、回火处理，消除气缸盖在基体转变过程中产生的残余应力，降低灰铸铁气缸盖的变形。
CN 112609054 A
权 利 要 求 书
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1.一种耐疲劳气缸盖的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、工件准备：取表面无裂痕、划痕、磕损的成品灰铸铁气缸盖为待加工工件；S2、工件加热处理：将步骤S1中选取的待加工工件放入至厢式炉中进行加热，工件加热温度上升至910℃后，保温90min，使工件的基体组织奥氏体化；
S3、工件降温淬火处理：将步骤S2经加热处理后的工件转入到盐浴炉中进行降温淬火，工件温度降低至330℃后，保温90min，使工件的基体组织向下贝氏体转变；
S4、工件吊出：将盐浴炉中降温淬火处理后的工件吊出，并对工件进行空冷降温，使工件温度降至室温；
S5、回火去应力：将步骤S4中冷却至室温的工件投入到退火炉中，加热至200℃后，进行保温，保温时间≥4h，消除工件的残余应力；
S6、清理流转：待工件自然冷却后，对工件进行清理流转，清除工件表面的残屑废渣，得到气缸盖成品；
S7、成品包装：采用包装机对成品气缸盖进行包装。
2.根据权利要求1所述的一种耐疲劳气缸盖的工艺方法，其特征在于，所述步骤S1中的成品灰铸铁气缸盖的材质成分为：C：3.00‑3.40％、Si：1.95‑2.15％、S：0.05‑0.1％、Mn：0.5‑0.9％、Cu：0.5‑0.8％、Mo：0.1‑0.3％、Cr：0.15‑0.4％、Sn：0.05‑0.15％、P＜0.07％。
3.根据权利要求1所述的一种耐疲劳气缸盖的工艺方法，其特征在于，所述步骤S2中的厢式炉为炉膛为箱形的加热炉(100)，且所述加热炉(100)内部设置有旋转支撑平台(200)。
4.根据权利要求3所述的一种耐疲劳气缸盖的工艺方法，其特征在于，所述旋转支撑平台(200)包括转盘(210)和驱动电机(220)，所述加热炉(100)内部转动安装有转轴(230)，所述转盘(210)固定于所述转轴(230)端部，所述驱动电机(220)安装于所述加热炉(100)外部，且所述驱动电机(220)的输出轴通过齿轮减速器与所述转轴(230)传动连接。
5.根据权利要求4所述的一种耐疲劳气缸盖的工艺方法，其特征在于，所述转盘(210)表面开设有凹槽(211)，且所述凹槽(211)的规格与所述步骤S1中的待加工工件规格相匹配，所述步骤S1中的待加工工件插接于所述凹槽(211)槽内。
6.根据权利要求1所述的一种耐疲劳气缸盖的工艺方法，其特征在于，所述步骤S2中经加热处理后的工件由厢式炉转入至盐浴炉内所用时间不超过2min。
7.根据权利要求1所述的一种耐疲劳气缸盖的工艺方法，其特征在于，所述步骤S2中的厢式炉表面、所述步骤S3中的盐浴炉表面和所述步骤S5中的退火炉表面均设置有温度显示器(300)和计时器(400)。
8.根据权利要求1所述的一种耐疲劳气缸盖的工艺方法，其特征在于，所述步骤S4中采用空冷器对工件进行降温处理，所述空冷器为干式空冷器，且所述空冷器输出的气体流速不超过500ml/min。
9.根据权利要求1所述的一种耐疲劳气缸盖的工艺方法，其特征在于，所述步骤S6包括冲洗和烘干两道程序，且先通过喷淋器对工件进行冲洗，然后在通过暖风机对工件进行烘干。
10.根据权利要求1所述的一种耐疲劳气缸盖的工艺方法，其特征在于，所述步骤S7中的成品工件先真空安装于包装袋内，然后再安装于包装盒内，且所述包装盒内部填充泡沫填充体。
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说 明 书
一种耐疲劳气缸盖的工艺方法
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技术领域
[0001]本发明涉及气缸盖加工领域，具体而言，涉及一种耐疲劳气缸盖的工艺方法。背景技术
[0002]柴油机气缸盖处于发动机燃烧区的上方，直接与燃烧接受，承受着发动机工作时带来的爆压和高温。在整个气缸盖中，气缸盖只是火力面的燃烧区局部受按，同时该处进、气缸盖冷热温差，存在较为明显的温度差。气缸盖受热后，必须采用冷却水对气缸盖鼻梁区快速降温，以保证气缸盖整体的温度差在一个较为稳定的范围内，但气缸盖仍承受着冷热交替的变化，气缸盖长期处理受热状态下，当气缸盖达到疲劳极限时，就在气缸盖最薄弱处出现失效，产生了裂纹，导致发动机故障，因此气缸盖的耐疲劳性能直接决定了发动机的可靠性。
[0003]现有灰铸铁气缸盖的生产方式为：炉料采用生铁、废钢、回炉铁及其它合金加入中频炉中熔炼成铁水，气缸盖材质成分：C：3.00‑3.40％、Si：1.95‑2.15％、S：0.05‑0.1％、Mn：0.5‑0.9％、Cu：0.5‑0.8％、Mo：0.1‑0.3％、Cr：0.15‑0.4％、Sn：0.05‑0.15％、P＜0.07％，铸件时间≥4h。铸件开箱后，利用铸铁余热，升温至480～600度保温退火去应力。所得灰铸铁气缸盖鼻梁区抗拉强度230‑250Mpa，硬度为180‑190HBW，材质性能较低，耐疲劳性能差，应用在发动机上时，降低了发动机的可靠性。发明内容
[0004]为了弥补以上不足，本发明提供了一种耐疲劳气缸盖的工艺方法，旨在改善传统加工方法生产出的气缸盖耐疲劳性差的问题。[0005]本发明是这样实现的：
[0006]本发明提供一种耐疲劳气缸盖的工艺方法，包括以下步骤：[0007]S1、工件准备：取表面无裂痕、划痕、磕损的成品灰铸铁气缸盖为待加工工件；[0008]S2、工件加热处理：将步骤S1中选取的待加工工件放入至厢式炉中进行加热，工件加热温度上升至910℃后，保温90min，使工件的基体组织奥氏体化；[0009]S3、工件降温淬火处理：将步骤S2经加热处理后的工件转入到盐浴炉中进行降温淬火，工件温度降低至330℃后，保温90min，使工件的基体组织向下贝氏体转变；[0010]S4、工件吊出：将盐浴炉中降温淬火处理后的工件吊出，并对工件进行空冷降温，使工件温度降至室温；[0011]S5、回火去应力：将步骤S4中冷却至室温的工件投入到退火炉中，加热至200℃后，进行保温，保温时间≥4h，消除工件的残余应力；[0012]S6、清理流转：待工件自然冷却后，对工件进行清理流转，清除工件表面的残屑废渣，得到气缸盖成品；[0013]S7、成品包装：采用包装机对成品气缸盖进行包装。[0014]在本发明的一种实施例中，所述步骤S1中的成品灰铸铁气缸盖的材质成分为：C：
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说 明 书
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3.00‑3.40％、Si：1.95‑2.15％、S：0.05‑0.1％、Mn：0.5‑0.9％、Cu：0.5‑0.8％、Mo：0.1‑0.3％、Cr：0.15‑0.4％、Sn：0.05‑0.15％、P＜0.07％。[0015]在本发明的一种实施例中，所述步骤S2中的厢式炉为炉膛为箱形的加热炉，且所述加热炉内部设置有旋转支撑平台。[0016]在本发明的一种实施例中，所述旋转支撑平台包括转盘和驱动电机，所述加热炉内部转动安装有转轴，所述转盘固定于所述转轴端部，所述驱动电机安装于所述加热炉外部，且所述驱动电机的输出轴通过齿轮减速器与所述转轴传动连接。[0017]在本发明的一种实施例中，所述转盘表面开设有凹槽，且所述凹槽的规格与所述步骤S1中的待加工工件规格相匹配，所述步骤S1中的待加工工件插接于所述凹槽槽内。[0018]在本发明的一种实施例中，所述步骤S2中经加热处理后的工件由厢式炉转入至盐浴炉内所用时间不超过2min。
[0019]在本发明的一种实施例中，所述步骤S2中的厢式炉表面、所述步骤S3中的盐浴炉表面和所述步骤S5中的退火炉表面均设置有温度显示器和计时器。[0020]在本发明的一种实施例中，所述步骤S4中采用空冷器对工件进行降温处理，所述空冷器为干式空冷器，且所述空冷器输出的气体流速不超过500ml/min。[0021]在本发明的一种实施例中，所述步骤S6包括冲洗和烘干两道程序，且先通过喷淋器对工件进行冲洗，然后在通过暖风机对工件进行烘干。[0022]在本发明的一种实施例中，所述步骤S7中的成品工件先真空安装于包装袋内，然后再安装于包装盒内，且所述包装盒内部填充泡沫填充体。[0023]本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的一种耐疲劳气缸盖的工艺方法，通过对现有的灰铸铁气缸盖高温进行加热处理，使灰铸铁气缸盖的基体组织奥氏体化，然后再对气缸盖降温淬火处理，使灰铸铁气缸盖的基体组织向下贝氏体转变，由下贝氏体基体组织替代原有的珠光体基体组织，增加了材质的性能，同时增加了灰铸铁气缸盖的耐疲劳性，并且再次对气缸盖进行退火、回火处理，消除气缸盖在基体转变过程中产生的残余应力，降低灰铸铁气缸盖的变形，提高了气缸盖燃烧区的疲劳极限。附图说明
[0024]为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0025]图1是本发明实施方式提供的耐疲劳气缸盖的工艺方法的工艺流程图；[0026]图2为本发明实施方式提供的加热炉结构示意图。[0027]图中：100‑加热炉；200‑旋转支撑平台；210‑转盘；211‑凹槽；220‑驱动电机；230‑
400‑计时器。转轴；300‑温度显示器；具体实施方式
[0028]为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实
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施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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他实施方式，都属于本发明保护的范围。[0029]因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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他实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0030]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。[0031]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。[0032]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。[0033]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0034]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。[0035]实施例
[0036]请参阅图1‑2，本发明提供一种耐疲劳气缸盖的工艺方法，包括以下步骤：[0037]S1、工件准备：取表面无裂痕、划痕、磕损的成品灰铸铁气缸盖为待加工工件，在具体实施时，该步骤S1中的成品灰铸铁气缸盖的材质成分为：C：3.00‑3.40％、Si：1.95‑2.15％、S：0.05‑0.1％、Mn：0.5‑0.9％、Cu：0.5‑0.8％、Mo：0.1‑0.3％、Cr：0.15‑0.4％、Sn：0.05‑0.15％、P＜0.07％，采用上述材料按照生产要求进行铸造后可得到灰铸铁气缸盖，可以理解的，步骤S1选取的待加工工件，为生产后不超过15天的成品灰铸铁气缸盖，减小待加工工件因放置时间过长而对后续加工造成影响的可能性。[0038]S2、工件加热处理：将步骤S1中选取的待加工工件放入至厢式炉中进行加热，工件加热温度上升至910℃后，保温90min，使工件的基体组织奥氏体化，在具体实施时，步骤S2
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中的厢式炉为炉膛为箱形的加热炉100，且加热炉100内部设置有旋转支撑平台200，在对工件进行加热时，将工件放置在旋转支撑平台200表面，在加热过程中，通过旋转支撑平台200对工件进行转动，使工件的加热增加均匀；进一步地，旋转支撑平台200包括转盘210和驱动电机220，加热炉100内部转动安装有转轴230，转盘210固定于转轴230端部，驱动电机220安装于加热炉100外部，且驱动电机220的输出轴通过齿轮减速器与转轴230传动连接，工件应放置在转盘210表面，通过驱动电机220驱动转轴230转动，进而驱动转盘210转动，可使工件转动；可以理解的，转盘210表面开设有凹槽211，且凹槽211的规格与步骤S1中的待加工工件规格相匹配，步骤S1中的待加工工件插接于凹槽211槽内，增设凹槽211，可使工件与转盘210的连接更紧密，减小工件在转动过程中因离心力的作用，而脱离转盘210的可能性。[0039]S3、工件降温淬火处理：将步骤S2经加热处理后的工件转入到盐浴炉中进行降温淬火，工件温度降低至330℃后，保温90min，使工件的基体组织向下贝氏体转变，在具体实施时，步骤S2中经加热处理后的工件由厢式炉转入至盐浴炉内所用时间不超过2min，严格把控工件转运的时间，可控制工件转运时的温度流失；步骤S2中的厢式炉表面、步骤S3中的盐浴炉表面和步骤S5中的退火炉表面均设置有温度显示器300和计时器400，增设温度显示器300，可对厢式炉内部、盐浴炉内部和退火炉内部的温度进行显示，计时器400的设置，可记录工件加工的时长；[0040]S4、将盐浴炉中降温淬火处理后的工件吊出，并对工件进行空冷降温，工件吊出：使工件温度降至室温，在具体实施时，步骤S4中采用空冷器对工件进行降温处理，空冷器为干式空冷器，且空冷器输出的气体流速不超过500ml/min，采用空冷器为工件进行降温，提高工件降温的速率；[0041]S5、加热至200℃后，回火去应力：将步骤S4中冷却至室温的工件投入到退火炉中，进行保温，保温时间≥4h，消除工件的残余应力，通过消除工件的残余应力，可以减小工件形变的可能性；[0042]S6、清理流转：待工件自然冷却后，对工件进行清理流转，清除工件表面的残屑废渣，得到气缸盖成品，在具体实施时，步骤S6包括冲洗和烘干两道程序，且先通过喷淋器对工件进行冲洗，然后在通过暖风机对工件进行烘干，先冲洗后烘干，可对工件表面的残屑废渣和水渍进行清理；[0043]S7、成品包装：采用包装机对成品气缸盖进行包装，在具体实施时，步骤S7中的成品工件先真空安装于包装袋内，然后再安装于包装盒内，且包装盒内部填充泡沫填充体，先对工件进行真空包装，可以减小包装后的工件与外界接触的可能性，增设泡沫填充体，可以减小工件与外界物体碰撞的力度，降低工件损坏的可能性。[0044]具体的，该耐疲劳气缸盖的工艺方法的工作原理：采用现有的灰铸铁气缸盖为原料，将其在910℃的高温进行加热处理，使灰铸铁气缸盖的基体组织奥氏体化，然后再将灰铸铁气缸盖置于盐浴炉内进行温度在330℃的降温淬火处理，使灰铸铁气缸盖的基体组织向下贝氏体转变，由下贝氏体基体组织替代原有的珠光体基体组织，增加了材质的性能，同时增加了灰铸铁气缸盖的耐疲劳性，并且再次对气缸盖进行退火、回火处理，消除气缸盖在基体转变过程中产生的残余应力，降低灰铸铁气缸盖的变形，提高了气缸盖燃烧区的疲劳极限，当气缸盖应用于发动机上时，提升了发动机的可靠性。[0045]需要说明的是，厢式炉、盐浴炉、退火炉和包装机具体的型号规格需根据该装置的
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实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。[0046]厢式炉、盐浴炉、退火炉和包装机的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。
[0047]以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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