本發(fā)明涉及發(fā)動機領(lǐng)域,特別是涉及一種全鋁發(fā)動機缸體內(nèi)壁陶瓷化使用的夾具。
背景技術(shù):
發(fā)展高效節(jié)能汽車已成為國家節(jié)能減排的重點,目的是為應(yīng)對燃油供求矛盾以及環(huán)境污染問題,由此輕量化必將汽車行業(yè)發(fā)展的趨勢,而輕量化的重點集中在發(fā)動機上,高強度鋁合金發(fā)動機以其優(yōu)良的性能成為發(fā)展的重點。汽車整車重量每減少10%,燃油的消耗可降低6%~8%。國內(nèi)外都在發(fā)展全鋁發(fā)動機,但其缺點在于摩擦系數(shù)較大及磨損燃料腐蝕問題嚴重,為了達到工業(yè)使用要求,現(xiàn)有國內(nèi)外所謂全鋁發(fā)動機均須在缸體內(nèi)部鑲嵌鑄鐵缸套,但是鑄鐵缸套的重量較大,難以達到真正的全鋁化發(fā)動機的要求,而且燃油的損耗并沒有得到實質(zhì)性的解決,汽車排放以及油耗問題依舊很嚴重。
鋁合金表面陶瓷化技術(shù)即將鋁合金工件在硅酸、磷酸鹽或者鋁酸鹽體系的工作液中,對工件加上大脈沖電流致使其本體上原位生長一層氧化層,該氧化層與本體之間具有良好的結(jié)合且具有優(yōu)良的耐蝕耐磨性能。該工藝過程反應(yīng)劇烈會產(chǎn)生大量的熱,反應(yīng)機理復(fù)雜。這種先進的鋁合金表面陶瓷化技術(shù),可以很好的替代現(xiàn)在鋁合金發(fā)動機內(nèi)的鑄鐵缸套,實現(xiàn)汽車發(fā)動機的全鋁化,從而達到節(jié)能減排和環(huán)保的目的。但汽車發(fā)動機本身是一個設(shè)計復(fù)雜且多曲面的工件,加之其并非對稱工件,故在其缸體內(nèi)部進行陶瓷化工作的過程中難以尋求合適的定位點。而只對缸體內(nèi)壁陶瓷化的生產(chǎn)要求,則必須保證只有缸體內(nèi)壁可以接觸陶瓷化工作液,普通的完全浸泡在工作液中的生產(chǎn)手段無法滿足要求。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種全鋁發(fā)動機缸體內(nèi)壁陶瓷化使用的夾具。
特別地,本發(fā)明提供一種全鋁發(fā)動機缸體內(nèi)壁陶瓷化夾具,包括:
反應(yīng)部,包括由缸體的缸蓋一端插入的陰極柱,和將所述陰極柱固定在缸體缸蓋一端的陰極固定蓋;在所述陰極柱位于缸體外的一端開有沿軸向延伸的排液洞,在所述陰極柱伸入缸體內(nèi)的柱身上開有與所述排液洞連通的進液孔;
進液部,包括安裝在缸體曲柄一端的進液柱,和將所述進液柱固定在缸體曲柄一端的進液固定蓋,所述進液柱的柱身包括多個與缸體內(nèi)徑對應(yīng)的直徑段以與缸體內(nèi)部形成密封接觸,在所述進液柱的軸向上設(shè)置有貫穿通道。
在本發(fā)明的一個實施方式中,在所述陰極柱與所述進液柱的貫穿孔對應(yīng)的端部設(shè)置有內(nèi)凹的緩沖坑。
在本發(fā)明的一個實施方式中,所述進液孔為貫穿所述陰極柱柱身且與所述排液洞連通的通孔。
在本發(fā)明的一個實施方式中,所述通孔有兩個且高度不同,兩個所述通孔呈十字形分布。
在本發(fā)明的一個實施方式中,所述陰極柱上的進液孔位置位于缸體外。
在本發(fā)明的一個實施方式中,在所述陰極固定蓋上開有陰極固定孔,在所述陰極柱固定孔處密封安裝有帶內(nèi)螺紋的密封調(diào)節(jié)套,在所述陰極柱的固定端的外表面設(shè)置有外螺紋,所述陰極柱通過螺紋擰在所述密封調(diào)節(jié)套內(nèi)后固定在所述陰極固定蓋上。
在本發(fā)明的一個實施方式中,在所述密封調(diào)節(jié)套與所述陰極柱固定孔之間安裝有環(huán)形墊片。
在本發(fā)明的一個實施方式中,所述進液固定蓋上設(shè)置有進液固定孔,所述進液柱的插入端設(shè)置有臺階形凸出的固定柱,所述固定柱插入進液固定孔。
在本發(fā)明的一個實施方式中,所述陰極柱與缸體內(nèi)壁之間的距離為0.05~5cm。
在本發(fā)明的一個實施方式中,在所述陰極柱與所述陰極固定蓋之間、所述進液柱與缸體的內(nèi)壁之間分別安裝有密封用的o形圈。
本發(fā)明采用發(fā)動機整機定位,缸體內(nèi)由陰極柱定位反應(yīng)范圍,可精準的對發(fā)動機的內(nèi)壁進行陶瓷化,缸體內(nèi)部采用內(nèi)外密封的方式保證反應(yīng)液局部接觸發(fā)動機(僅僅接觸缸體內(nèi)壁),避免了浸泡式工作方式中工作液對鋁合金缸體其余部位的侵蝕,保證反應(yīng)完全在發(fā)動機缸體內(nèi)部發(fā)生而不影響其余部位,實現(xiàn)缸體內(nèi)壁完全陶瓷化。夾具設(shè)計有緩沖部位,可以使得電解液充入時速度適當可控,避免飛濺和高速流動對缸體內(nèi)壁的沖蝕以及快速流動導(dǎo)致的不完全反應(yīng)問題。夾具通過由下至上的充液方式可及時擠出反應(yīng)后的液體,可以恒定的保持缸體內(nèi)部充滿工作液,保證陶瓷化過程的進行的同時帶走缸體內(nèi)的熱量,為反應(yīng)提供冷卻,使缸體內(nèi)的反應(yīng)溫度維持在室溫,避免了反應(yīng)溫度過高對鋁合金缸體進行局部損壞以及對工作液反應(yīng)速率影響的問題。夾具采用流動工作液的工作方式可以有效的解決反應(yīng)過程中氣泡的堆積和集聚問題,徹底避免了反應(yīng)中氣泡產(chǎn)生對陶瓷化過程的影響。根據(jù)相關(guān)單位的專業(yè)檢測,采用本發(fā)明陶瓷化后的發(fā)動機內(nèi)壁尺寸較之前并未發(fā)生較大的變化,但內(nèi)壁的硬度翻倍,耐磨性較發(fā)動機其他部位有了較大的提升,發(fā)動機的整機功率較之前采用鑄鐵缸套的發(fā)動機提升了2~3個百分點,油耗較之前平均降低1~2百分點,由此看來采用本夾具陶瓷化的性能發(fā)動機優(yōu)于現(xiàn)有鑲嵌鑄鐵缸套的發(fā)動機。
附圖說明
圖1是本發(fā)明一個實施方式的夾具結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是本發(fā)明一個實施方式的陰極柱結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3是本發(fā)明一個實施方式的陰極柱安裝結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4是本發(fā)明一個實施方式的進液柱安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示,本發(fā)明一個實施例的全鋁發(fā)動機缸體內(nèi)壁陶瓷化夾具一般性地包括反應(yīng)部和進液部。
該反應(yīng)部用于在通電后形成陰極,使反應(yīng)液進入缸體100內(nèi)后能夠及時反應(yīng),包括由缸體100的缸蓋一端插入以作為反應(yīng)主體的陰極柱10,和將陰極柱10密封固定在缸體100缸蓋一端的陰極固定蓋20。在陰極柱10位于缸體100外的一端開有沿軸向延伸的排液洞11,在陰極柱10伸入缸體100內(nèi)的柱身上開有與排液洞11連通的進液孔12。
該進液部包括密封安裝在缸體100曲柄一端的進液柱30,和將進液柱30固定在缸體100曲柄一端的進液固定蓋40,進液柱30的柱身包括多個與缸體內(nèi)徑對應(yīng)的直徑段以與缸體100內(nèi)部形成密封接觸,在進液柱30的軸向上設(shè)置有貫穿通道31。
在本實施方式中的缸體100即是指實現(xiàn)吸、壓、爆、排過程的汽缸,可以單缸或是多缸的結(jié)構(gòu),一般缸體100的上端由缸蓋封閉,而下端為曲柄帶動活塞運動的曲柄端。缸體100的內(nèi)部一般是直徑一致的圓筒,而曲柄端則根據(jù)不同的發(fā)動機型號設(shè)置成不同直徑的形狀。本實施方式中進液柱30外表面根據(jù)相應(yīng)缸體100的曲柄端的形狀設(shè)置成相對應(yīng)的形狀,以使安裝后的進液柱30的柱身能夠與曲柄端內(nèi)壁相配合而實現(xiàn)缸體100密封。
在工作時,先將進液柱30由缸體100的缸蓋端插入缸體100內(nèi),直至到達缸體100的曲柄端,進液柱30的上端為與缸體100直徑相同的最大直徑段,其與缸體100為過盈配合,而下端為與曲柄端形狀相對應(yīng)的逐漸縮小的直徑段,進液柱30在插入缸體100內(nèi)時需要克服與缸體100內(nèi)壁的摩擦,進液柱30到達指定位置后,由進液固定蓋40將進液柱30固定在缸體100的曲柄端,同時將缸體100的曲柄端密封。
然后將陰極柱10由缸體100的缸蓋一端插入缸體100內(nèi),再利用陰極固定蓋20將陰極柱10固定在當前狀態(tài),同時將缸體100的缸蓋一端密封。陰極柱10插入缸體100內(nèi)的柱身與缸體100的內(nèi)壁之間,以及與進液柱30之間都留有一定的間隙。
夾具安裝完畢后,將整個發(fā)動機架在反應(yīng)液槽上方,由發(fā)動機定位卡具將其整體定位在反應(yīng)液槽上端。將反應(yīng)液槽的出液口與夾具的進液柱30連接,反應(yīng)液槽的進液口與陰極柱10連接,外部電源的正極與發(fā)動機相連,負極與陰極柱10相連。工作階段由泵將反應(yīng)液通過進液柱30充入缸體100內(nèi)部,缸體100內(nèi)反應(yīng)液一直保持動態(tài)充滿狀態(tài),反應(yīng)液會從陰極柱10的排液洞11中流回反應(yīng)液槽中,在保證缸體100內(nèi)部充滿反應(yīng)液的同時實現(xiàn)了反應(yīng)液的循環(huán),同時也實現(xiàn)了工作環(huán)境的熱循環(huán)。
本實施方式采用發(fā)動機整機定位,缸體100內(nèi)由陰極柱10定位反應(yīng)范圍,使得反應(yīng)液局部接觸發(fā)動機(僅僅接觸缸體內(nèi)壁),實現(xiàn)缸體100內(nèi)壁完全陶瓷化。通過由下至上的排液方式可及時排出反應(yīng)后的液體,同時帶走缸體100內(nèi)的熱量,使缸體100內(nèi)的反應(yīng)溫度維持在室溫。
本實施方式中,陰極柱與缸壁之間的反應(yīng)距離最小為五毫米,距離小于五毫米時容易產(chǎn)生擊穿導(dǎo)致工作部件的損壞,最大距離不能超過5厘米,距離過大會導(dǎo)致反應(yīng)的速率大大降低,延遲反應(yīng)時間,對工業(yè)化生產(chǎn)不利,其次產(chǎn)生的陶瓷化產(chǎn)品質(zhì)量較差,存在裂紋或者較大孔洞等缺陷。
在本發(fā)明的一個實施方式中,由于缸體100的缸蓋是通過螺栓與缸體100固定的,而且曲柄一端也設(shè)置有相應(yīng)的螺栓孔,因此,陰極固定蓋20和進液固定蓋40都可以利用缸體100原有的螺栓孔與缸體通過螺栓連接,不需要再增加其它的安裝結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的一個實施方式中,為減小反應(yīng)液由進液柱30進入缸體100后的壓力,可以在陰極柱10與進液柱30的貫穿通道31對應(yīng)的端部設(shè)置一個內(nèi)凹的圓形緩沖坑13。當反應(yīng)液在泵的壓力下由貫穿通道31進入缸體100內(nèi)時,會沖入緩沖坑13內(nèi),再沿緩沖坑13的四周溢出,從而平穩(wěn)的由缸體100的下部逐漸上升至缸體100的上部后排出,保證了反應(yīng)效果。
如圖2所示,在本發(fā)明的一個實施方式中,與排液洞11連接的進液孔12可以是一個由陰極柱10的側(cè)壁連通至排液洞11的孔,也可以是一個直接貫穿陰極柱10和排液洞11的通孔,以從兩側(cè)將反應(yīng)液灌入排液洞11。在其它的實施方式中,還可以設(shè)置兩個通孔,兩個通孔呈十字型分布,兩個通孔可以相互重疊但高度不同,以避免進液時相互影響。
如圖3所示,在本發(fā)明的一個實施方式中,為避免影響缸體100的反應(yīng)效果,陰極固定蓋20可以是內(nèi)凹的形狀,使固定后的陰極柱10上的排液孔12位于內(nèi)凹的空間內(nèi),即脫離缸體100的反應(yīng)范圍。
陶瓷化的過程中會大量產(chǎn)生氫氣和氧氣,這些氣體有些參與反應(yīng),有些不參與反應(yīng)而溶解在工作液中,而這些殘留的氣體對于反應(yīng)會產(chǎn)生不利的影響,使得陶瓷化的涂層更加疏松多孔且硬度等性能下降。本實施方式在陰極固定蓋上特別預(yù)留出了儲氣的位置。該位置在缸體壁以上的區(qū)域,當反應(yīng)進行時產(chǎn)生大量的氣體,氫氣會溢出,氧氣會有一部分參與反應(yīng),剩余的氧氣也會溢出,這樣的結(jié)構(gòu)可以使得氣體在溢出時漂浮在這個儲氣空間,由陰極柱排出的電解液可以帶走一部分氣體,未帶走的氣體繼續(xù)漂浮在這個空間,避免參與反應(yīng),慰勉導(dǎo)致陶瓷化不夠致密而出現(xiàn)孔洞。
在本發(fā)明的一個實施方式中,為方便調(diào)整陰極柱10的高度,在陰極固定蓋上開有陰極固定孔21,在陰極固定孔21處密封安裝有帶內(nèi)螺紋的密封調(diào)節(jié)套14,在陰極柱10的固定端的外表面設(shè)置有外螺紋,陰極柱10通過螺紋擰在密封調(diào)節(jié)套14內(nèi)后固定在陰極固定蓋20上。密封調(diào)節(jié)套14與陰極固定蓋20之間位置相對密封固定,陰極柱10利用螺紋可以調(diào)整相對密封調(diào)節(jié)套14的高度,進而實現(xiàn)調(diào)整在缸體100內(nèi)高度的目的。
如圖4所示,在本發(fā)明的一個實施方式中,在進液固定蓋40上設(shè)置有進液固定孔41,進液柱30下部的插入端上設(shè)置有臺階形凸出的固定柱32,進液柱30安裝到位后,下端的固定柱32插入進液固定孔41內(nèi),固定柱32的直徑與進液固定孔41的內(nèi)徑相同,進液柱10下部凸出的臺階可以限定進液柱30的安裝位置。
為提高密封效果,在本發(fā)明的一個實施方式中,在密封調(diào)節(jié)套14與陰極固定孔21之間安裝有環(huán)形墊片15,使密封調(diào)節(jié)套14卡入陰極固定孔21后能夠在兩者之間形成密封。進一步地,還可以在陰極柱10與陰極固定蓋20之間、進液柱30與缸體100的內(nèi)壁之間分別安裝密封用的o形圈16、33。o形圈16、33可以在軸向上提供密封,用于防止側(cè)壁之間泄漏。
至此,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認識到,雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個示例性實施例,但是,在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下,仍可根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此,本發(fā)明的范圍應(yīng)被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。