一种抗压复合缸套及其铸造设备的制作方法

1.本发明涉及缸套铸造领域，尤其涉及一种抗压复合缸套及其铸造设备。


背景技术：

2.缸套镶在缸体的缸筒内，与活塞和缸盖共同组成燃烧室，缸套根据使用环境不同，对于材料要求不同，复合缸套具有较为突出的优势，金属-陶瓷复合缸套是由承压金属外套和高耐磨的陶瓷内衬组成，经精密加工及装配合成一体的缸套，陶瓷内衬为高硬度、高耐磨及良好抗冲蚀性能的陶瓷层大大提高了缸套的使用寿命。
3.缸套离心铸造的方式具有较大的优点，离心铸造可以获得无缩孔、气孔、夹渣的铸件，而且组织细密，机械性能好，金属-陶瓷复合缸套的生产方式是分别独立生产金属筒部分和陶瓷筒部分，再将金属筒部分与陶瓷筒部分浇筑一体，工序较为复杂，所获得的复合缸套结合强度有待提高。


技术实现要素：

4.本发明的目的是解决现有技术存在的以下问题：传统金属-陶瓷复合缸套的生产方式是分别独立生产金属筒部分和陶瓷筒部分，再将金属筒部分与陶瓷筒部分浇筑一体，工序较为复杂，所获得的复合缸套结合强度有待提高。
5.为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种抗压复合缸套，包括钢套和陶瓷衬套，所述钢套内壁设置嵌槽，陶瓷衬套外壁设置有凸起，陶瓷衬套置于钢套内部，凸起与嵌槽对位结合使钢套与陶瓷衬套结合一体。
6.一种生产所述抗压复合缸套的铸造设备，包括：模筒，模筒具有两端贯通的圆柱形空腔，所述陶瓷衬套置于空腔内；旋转装置，用于驱动模筒旋转；内撑体，内撑体由所述模筒的一端穿入所述陶瓷衬套内部，使陶瓷衬套与所述模筒空腔同轴分布；柱封体，柱封体由所述模筒的另一端连接内撑体，使所述陶瓷衬套的轴向位置被固定，陶瓷衬套与模筒内壁之间具有成型腔；注料斗，注料斗由所述柱封体部位连通所述成型腔，用于向成型腔内导入熔融金属液，在成型腔内固化形成所述钢套。
7.优选的，所述柱封体的轴心部位具有料腔，所述注料斗转动连通所述料腔，所述柱封体嵌入在模筒端口，柱封体边缘开设有连接所述成型腔和料腔的进料孔。
8.优选的，所述进料孔平行于所述成型腔的轴线，进料孔的内外两端分别连通成型腔和所述柱封体的外部空间，所述料腔连通进料孔的中部，进料孔内滑动适配有顶针，柱封体的外部设置有推进组件，推进组件用于推动顶针在进料孔内滑动，用于封堵或打开进料孔的内端。
9.优选的，所述推进组件包括环圈，环圈固定连接所述顶针，所述柱封体的外部同轴
固定有螺纹部，螺纹部的表面螺纹连接有螺纹套，环圈转动套设在螺纹套的外部。
10.优选的，所述料腔的径向尺寸由注料斗至成型腔方向逐渐增大，使料腔形成圆台状。
11.优选的，所述内撑体的直径与所述陶瓷衬套的内径适配，内撑体的外端具有扩径部，用于阻挡内撑体的一端对齐所述模筒，所述内撑体的内端开设有定位孔，所述柱封体的内端固定有定位柱，定位柱与定位孔螺纹连接，使柱封体与内撑体轴连接一体。
12.优选的，所述内撑体的扩径部对位成型腔位置开设有环槽，内撑体的中心部位开设有通槽，所述环槽通过通槽连通外部环境。
13.优选的，所述旋转装置包括电机以及两组平行分布的滚轮，两组滚轮滚动支撑所述模筒，所述电机通过皮带传动连接两组滚轮。
14.与相关技术相比较，本发明提供的抗压复合缸套及其铸造设备具有如下有益效果：本发明采用模筒、内撑体、柱封体集中定位陶瓷衬套的位置，使陶瓷衬套、模筒之间构成铸造钢套的成型腔，在旋转状态下向成型腔中注入熔融金属液，金属液充满成型腔后逐渐凝固形成钢套，使得钢套与陶瓷衬套固定一体，整体结合强度较高，简化生产工艺。
附图说明
15.图1为本发明的复合缸套结构示意图之一；图2为本发明的复合缸套结构示意图之二；图3为本发明的缸套铸造设备整体结构示意图之一；图4为本发明的缸套铸造设备整体结构示意图之二；图5为本发明的铸造设备截面结构示意图；图6为本发明的柱封体结构示意图；图7为本发明的内撑体结构示意图。
16.图中标号：1、钢套；11、嵌槽；2、陶瓷衬套；21、凸起；3、电机；31、滚轮；32、齿板；4、模筒；5、内撑体；51、环槽；52、通槽；53、定位孔；6、柱封体；61、定位柱；62、料腔；63、进料孔；64、螺纹部；7、螺纹套；71、环圈；72、顶针；8、注料斗；9、成型腔。
具体实施方式
17.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
18.以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
19.实施例一
20.如图1-2所示，一种抗压复合缸套，具有钢套1和陶瓷衬套2，陶瓷衬套2同心置于钢套1内，钢套1的内壁开设嵌槽11，在陶瓷衬套2外壁一体固定有凸起21，通过凸起21与嵌槽11对位结合使钢套1与陶瓷衬套2结合一体。
21.上述复合缸套的生产工艺如下：先成型陶瓷衬套2坯料，再烧结形成陶瓷衬套2，将陶瓷衬套2置于铸造设备内，在
陶瓷衬套2外部直接离心铸造形成钢套1，陶瓷衬套2与钢套1结合稳定，加工工艺便捷；如图3-4所示，抗压复合缸套的铸造设备，包括模筒4，模筒4具有两个分体，通过螺钉将两个分体固定一体，模筒4具有两端贯通的圆柱形空腔，模筒4的外壁具有两条环形滚道；旋转装置包括电机3，电机3安装在底板表面，底板表面对称设置两组平行分布的滚轮31，滚轮31与底板保持转动连接，两组滚轮31滚动对位模筒4表面的滚道，用于支撑滚动支撑模筒4，电机3通过皮带传动连接两组滚轮31；通过电机3驱动两组滚轮31同向旋转，在摩擦力作用下使模筒4旋转；如图3-5所示，模筒4的两端分别设置内撑体5和柱封体6，内撑体5的主体部分为圆柱形，内撑体5的端部具有扩径部，扩径部的直径大于模筒4的内腔尺寸，内撑体5由模筒4一端插入其内部，受扩径部阻挡使内撑体5的外端对齐模筒4的端部，在内撑体5的内端中心位置开设有定位孔53；如图6所示，柱封体6为圆柱体，其主体直径与模筒4内腔适配，柱封体6的轴心部位具有料腔62，料腔62贯通柱封体6的外端，注料斗8转动连通料腔62，注料斗8与底板保持固定，柱封体6的内端中心位置固定定位柱61；如图7所示，将陶瓷衬套2置于模筒4的空腔内，内撑体5由模筒4的一端穿入其内部，使陶瓷衬套2套在内撑体5外部，对陶瓷衬套2的轴向位置固定，将柱封体6从模筒4另一端插入其内部，通过定位柱61与定位孔53螺纹连接将陶瓷衬套2位置固定，陶瓷衬套2与模筒4内壁之间具有成型腔9，柱封体6的边缘开设有连接成型腔9和料腔62的进料孔63；通过电机3驱动滚轮31带动模筒4旋转，注料斗8保持不动，将熔融金属液加入至注料斗8，金属液再进入料腔62内，在离心力的作用下使金属液经过进料孔63进入成型腔9，逐渐添加金属液充盈成型腔9，受离心力作用，金属液在成型腔9内逐渐固化形成钢套1，此时钢套1与陶瓷衬套2结合一体；在金属液未完全冷却时，关闭电机3将内撑体5、柱封体6旋转脱离，并轴向拉出模筒4，然后拆卸模筒4的两个分体，取出结合一体的钢套1与陶瓷衬套2；如图5所示，该料腔62的径向尺寸由注料斗8至成型腔9方向逐渐增大，使料腔62形成圆台状，有利于熔融金属液受离心力作用快速导入成型腔9内。
22.实施例二
23.在铸造过程中金属液由柱封体6的一端进入成型腔9内，成型腔9内的空气需要排出，有利于金属液充满整个成型腔9，排气操作如下：如图5、7所示，在内撑体5的扩径部对位成型腔9的位置开设环槽51，由内撑体5外端面的中心部位向内开设通槽52，并且通槽52向边缘延伸连通环槽51，环槽51通过通槽52连通外部环境；金属液进入成型腔9内，使成型腔9内的空气由环槽51、通槽52排出外部，当成型腔9灌满金属液时，环槽51内也填充有金属液，但金属液受离心力作用不会进入通槽52，后续成型的钢套1的一端会多出一部分，需要进行磨削加工消除该部分多余材料。
24.实施例三
25.当金属液灌满成型腔9时，进料孔63内口也会有金属液进入，当金属液凝固会造成进料孔63封堵以及不利于钢套1脱模，未避免这一情况发生具体操作如下：
如图5-6所示，进料孔63平行于成型腔9的轴线，进料孔63的内外两端分别连通成型腔9和柱封体6的外部空间，料腔62连通进料孔63的中部，进料孔63内滑动适配有顶针72，推进组件包括环圈71，环圈71固定连接顶针72，柱封体6的外部同轴固定有螺纹部64，螺纹部64的表面螺纹连接有螺纹套7，环圈71转动套设在螺纹套7的外部；初始状态下，顶针72向外缩，使进料孔63的内端口打开，金属液从进料孔63内端口进入成型腔9，在底板表面转动安装对位螺纹套7的齿板32，螺纹套7的外壁具有齿纹，当成型腔9内灌满金属液后，模筒4持续运转，转动齿板32与螺纹套7表面的齿纹接触，使螺纹套7与螺纹部64错位转动，使螺纹套7在螺纹部64表面带动环圈71轴向移动，使顶针72向内移动将进料孔63内口封堵，并将进料孔63内的金属液推入成型腔9内，避免进料孔63后期被封堵。

技术特征：
1.一种抗压复合缸套，包括钢套（1）和陶瓷衬套（2），其特征在于，所述钢套（1）内壁设置嵌槽（11），陶瓷衬套（2）外壁设置有凸起（21），陶瓷衬套（2）置于钢套（1）内部，凸起（21）与嵌槽（11）对位结合使钢套（1）与陶瓷衬套（2）结合一体。2.一种生产如权利要求1所述抗压复合缸套的铸造设备，其特征在于，包括：模筒（4），模筒（4）具有两端贯通的圆柱形空腔，所述陶瓷衬套（2）置于空腔内；旋转装置，用于驱动模筒（4）旋转；内撑体（5），内撑体（5）由所述模筒（4）的一端穿入所述陶瓷衬套（2）内部，使陶瓷衬套（2）与所述模筒（4）空腔同轴分布；柱封体（6），柱封体（6）由所述模筒（4）的另一端连接内撑体（5），使所述陶瓷衬套（2）的轴向位置被固定，陶瓷衬套（2）与模筒（4）内壁之间具有成型腔（9）；注料斗（8），注料斗（8）由所述柱封体（6）部位连通所述成型腔（9），用于向成型腔（9）内导入熔融金属液，在成型腔（9）内固化形成所述钢套（1）。3.根据权利要求2所述的铸造设备，其特征在于，所述柱封体（6）的轴心部位具有料腔（62），所述注料斗（8）转动连通所述料腔（62），所述柱封体（6）嵌入在模筒（4）端口，柱封体（6）边缘开设有连接所述成型腔（9）和料腔（62）的进料孔（63）。4.根据权利要求3所述的铸造设备，其特征在于，所述进料孔（63）平行于所述成型腔（9）的轴线，进料孔（63）的内外两端分别连通成型腔（9）和所述柱封体（6）的外部空间，所述料腔（62）连通进料孔（63）的中部，进料孔（63）内滑动适配有顶针（72），柱封体（6）的外部设置有推进组件，推进组件用于推动顶针（72）在进料孔（63）内滑动，用于封堵或打开进料孔（63）的内端。5.根据权利要求4所述的铸造设备，其特征在于，所述推进组件包括环圈（71），环圈（71）固定连接所述顶针（72），所述柱封体（6）的外部同轴固定有螺纹部（64），螺纹部（64）的表面螺纹连接有螺纹套（7），环圈（71）转动套设在螺纹套（7）的外部。6.根据权利要求3所述的铸造设备，其特征在于，所述料腔（62）的径向尺寸由注料斗（8）至成型腔（9）方向逐渐增大，使料腔（62）形成圆台状。7.根据权利要求3所述的铸造设备，其特征在于，所述内撑体（5）的直径与所述陶瓷衬套（2）的内径适配，内撑体（5）的外端具有扩径部，用于阻挡内撑体（5）的一端对齐所述模筒（4），所述内撑体（5）的内端开设有定位孔（53），所述柱封体（6）的内端固定有定位柱（61），定位柱（61）与定位孔（53）螺纹连接，使柱封体（6）与内撑体（5）轴连接一体。8.根据权利要求7所述的铸造设备，其特征在于，所述内撑体（5）的扩径部对位成型腔（9）位置开设有环槽（51），内撑体（5）的中心部位开设有通槽（52），所述环槽（51）通过通槽（52）连通外部环境。9.根据权利要求2所述的铸造设备，其特征在于，所述旋转装置包括电机（3）以及两组平行分布的滚轮（31），两组滚轮（31）滚动支撑所述模筒（4），所述电机（3）通过皮带传动连接两组滚轮（31）。

技术总结
本发明涉及缸套铸造领域，尤其涉及一种抗压复合缸套及其铸造设备，包括模筒，模筒具有两端贯通的圆柱形空腔，陶瓷衬套置于空腔内；旋转装置，用于驱动模筒旋转；内撑体由模筒的一端穿入陶瓷衬套内部，使陶瓷衬套与模筒空腔同轴分布；柱封体，柱封体由模筒的另一端连接内撑体，使陶瓷衬套的轴向位置被固定，陶瓷衬套与模筒内壁之间具有成型腔；注料斗，注料斗由柱封体部位连通成型腔，用于向成型腔内导入熔融金属液，在成型腔内固化形成钢套，本发明在陶瓷衬套、模筒之间构成铸造钢套的成型腔，在旋转状态下向成型腔中注入熔融金属液，金属液充满成型腔后逐渐凝固形成钢套，使得钢套与陶瓷衬套固定一体，整体结合强度较高，简化生产工艺。产工艺。产工艺。


技术研发人员：范兴宽 范家宏
受保护的技术使用者：安徽巨盛石油钻采配件有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/6/12