汽車發（fā）動機缸體鑄造（zào）技術分析研究
2018-12-29 來源：重慶能源（yuán）職業學（xué）院 作者：劉海紅，周歡
摘 要：發動機作為汽車的（de）動力（lì）之源，發動（dòng）機質量與性能的好壞直接會影響汽車整體質量以及性能。而發動機方麵鑄造缸體相關技術是決定發動機質量是否達標的關鍵。文章闡述對國內外汽車發動機方麵缸體鑄（zhù）造這一技術現狀的（de）基礎（chǔ）上，展開對缸體相關技術（shù）的分析。
關鍵詞：發動機；鑄（zhù）造（zào）技術（shù）；缸體
發動機整個缸體是核（hé）心成分。缸體鑄造方麵技術直接關係發動機品質以（yǐ）及（jí）性能，一般來說，缸體常選擇鑄鐵與鋁合金作為材質，但當前汽車製造中常使用的是鋁合金作為（wéi）材料。因為合（hé）金種類和結構多具有差異，所以鑄造時（shí）采用的組織形式以及工藝裝備差異較大，並且在生產期間的難點以及技術點都不相同。而且，缸體是一個多芯、壁薄以及複雜的鑄件，這對鑄造技術提出了很高（gāo）要求。如今，國內（nèi）在進行缸體鑄造期間，常產生大量（liàng）報（bào）廢的（de）鑄件，所以，對鑄造缸體相關技術進行（háng）研究非常重要。
1 、發動機缸體鑄（zhù）造技術現狀
對（duì）於發動（dòng）機進行鑄（zhù）造是一項專（zhuān）業化的生產，生產出來的產品普遍結構（gòu）複雜，製造起來難度也非常大，再加上生產期間（jiān）有諸（zhū）多工（gōng）序，這些（xiē）需要有（yǒu）較高的工藝設備。特（tè）別是發動機的缸體以及缸蓋，尺寸要精準之外，還要滿足內外結（jié）構的複雜性。一定程度上來（lái）說，鑄造缸（gāng）體的水平可以（yǐ）直接反映出一個國家在機械方麵的水平以及質量。
（1）國內現狀
雖（suī）然國內汽車領域之中（zhōng）鑄造出（chū）來的缸體與國外還有一定差距，但是也取得了一定進展，在產品種類方麵基本（běn）可以滿（mǎn）足行（háng）業需求，這使相關鑄件對外出口總量（liàng）也有所增長。當（dāng）前，國內通常都對選擇 HT250 作為缸（gāng）體材料，在製（zhì）造期間（jiān），相關企業一（yī）直都將高碳以及低合金作（zuò）為鑄造原則，這（zhè）使缸體在力（lì）學以及防滲漏（lòu）方麵具有較好（hǎo）的性質。
同時為了可以得到質量過（guò）高的體液（yè），相關企業一般（bān）都會將（jiāng）感應電爐開展雙聯熔煉這一技術。在型芯製造方麵，國內企業（yè）通（tōng）常都會（huì）使用（yòng）冷芯盒進行型芯製造。其具有高強度、低膨脹（zhàng）以及潰散性較高的優點。
在清理方麵，因為缸體內部比（bǐ）較複雜（zá），若進行常規處理，必然達不到（dào）預（yù）期清潔效果。因此，為了進行更好的清潔，通常都會運用機械手進行處理。如今計算機、PC 機等控製技術都投入到了缸體鑄造之中，這推動國內缸體鑄造方（fāng）麵技術發展。
（2）國外現狀
國外在進行缸體鑄造期間，常將灰鑄鐵以及（jí）鋁合金作為鑄造材料。但是隨著環保理念在各國（guó）的深入以及對發動機功率的需求，灰鑄鐵在各國的使用率不斷提升。國外通（tōng）常都會將 HT250 作為缸體材料，而 HT300 則普遍當作缸蓋鑄造的材（cái）料。
在缸體造型方麵，一（yī）般都會使（shǐ）用靜壓（yā）和氣衝兩種造（zào）型（xíng）線。在熔煉鑄（zhù）鐵方麵，一般（bān）都會對爐（lú）溫度方麵要求較高，這樣可以使力學性（xìng）能（néng）更加穩定，金相組織（zhī）性（xìng）能（néng）更加良好。在缸體使用的鑄芯方麵，通常都（dōu）會使用殼芯以及冷芯盒，其中含有曲軸箱、端麵芯等。
2 、缸體（tǐ）鑄造相關技術分析
現階段，我國在汽車領域的發展也是十分迅猛（měng），其中國產化發展節奏逐漸加快，人們對汽車（chē）的（de）需求也逐漸（jiàn）加大。據（jù）有關數據顯示，我國汽車（chē）約有 8000 多（duō）萬輛，這充分說明國內缸體市場擁有廣闊的提升空間。在這期間，國內企業一定要借鑒國外在缸體鑄造方麵的經驗，並且在此基礎（chǔ）上進行（háng）不斷創新，不斷進行新型鑄造技術方麵的研發（fā）。
（1）選擇適合材料進行缸體鑄造
我國汽車製造期間（jiān）的缸體選材一般都是鑄（zhù）鐵、蠕鐵以（yǐ）及鋁合金，如今多數車輛都將灰鐵作為缸體材質，HT250 就是（shì）其材料牌（pái）號。例如，康（kāng）明斯 B 型車係之中，缸體頂（dǐng）層麵的硬（yìng）度（dù）可達（197±7）HB，其中（zhōng） A 型石墨含量超過了 80%，而 B 型石墨含量低於 10%，使用的（de）石墨（mò）一般都是 4~6 的等級長度，基（jī）體是細片狀（zhuàng）的珠（zhū）光體。這樣一來，可以將鑄鐵的成分進行嚴格控製。
在（zài）熔煉期間，可以將硫元素含量調整為 0.05%，將（jiāng）錳元（yuán）素調整到 0.5%~0.7%，然（rán）後通過孕育獲得含量為 95%的型號為 A 的石墨，並將矽元素的含量控製在 0.6%左右。如果缸體的碳含量過低，收縮性就會變大，很容易出現滲漏現象，而當碳含量過高時，缸體自身（shēn）的力學性能就會變差，相應的硬度就會變低。所以，缸體鑄件之中的碳元素含量在 3.05%~3.50%之間正為（wéi）合適。
而且，在缸體鑄造期間加（jiā）入（rù）適量的合金，可以提升缸體的硬度以（yǐ）及強度，其中合金最佳含量為 0.3%左右。而錫元素可以對碳化物生成產生阻礙作用，對於珠光（guāng）體（tǐ）生成十分有利。但是（shì）珠光體過多很容易造成缸體脆化，所以，錫元素最佳含量為 0.1%左右。此外，在對缸（gāng）體鑄造期間，必須要將澆住時間以（yǐ）及（jí）溫度控製好，這樣才可（kě）以鑄造出最佳缸體。
當前澆住溫度一般在 1380~1440℃之間，而澆住時間通常為 16s 左右。
（2）對造型工藝進行（háng）合理改進（jìn）
雖然（rán）現存的每種造型技術都可以將缸（gāng）體鑄造出來，但是隨著對於缸體技術（shù）要求的不斷提升，當前國內外（wài）普遍將高（gāo）壓造型用於缸體鑄造當中。高壓造型自身具有許多（duō）優點，例如，壓力為 1MPa 時，缸體表麵的硬度可以達到 80HB 以（yǐ）上。此外，還必須提升型砂的性能。由於混碾常會影響型砂的性能，如（rú）果型砂具有的性能（néng）不達標，會直接將產品質量拉低，甚至會造成產品的（de）報廢（fèi）。
在進行材料選取時，對於（yú）型砂性能進行測試非常重要。現今，有（yǒu）許多缸體鑄造廠都會將一些耐熱（rè）塗料噴在型砂的表麵，還有許多鑄（zhù）造（zào）廠會選取（qǔ）麵砂（shā）。鑄造廠會對型砂表層添加（jiā）多道工序，有效的將型砂表層的缺點減少（shǎo）。
此外，對於砂（shā）鬥也需要進行相應的改進，在（zài）型砂具有穩定性能的（de）前提下，造型（xíng）與混製間（jiān）的（de）距離縮減，可以保證每次操作（zuò）結（jié）束後（hòu），砂（shā）鬥中（zhōng）不會剩餘型砂，進而提升缸體性能（néng）。
（3）提升缸體鑄（zhù）造精（jīng）度
①可以適當基準
在進行缸體鑄造（zào）和加工期間，都需要適當的工藝方麵基準麵。由於缸體表層擁有眾多尺寸，而在生產期間每個尺寸都會（huì）存在一（yī）定偏差，這就使實物尺寸鏈與預期差距較大，這（zhè）種誤差從設計層麵來說不能（néng）被接受的（de）。所以，在設計與（yǔ）鑄造期間，對外模尺寸以及下芯位置必須進行嚴格控製。
②一定要對收縮率進（jìn）行正確選擇
由（yóu）於缸體之中（zhōng）鐵液成分會對（duì）缸體整體鑄造產生影響，對收縮率進（jìn）行正確選擇十分重要。對於高（gāo）壓造型而言，高度（dù）方向可以選擇 1%，長度方向可以選擇 0.8%。
③將工裝（zhuāng）製（zhì）造方麵的精（jīng）度提升上來（lái）
以往在進行（háng）缸體（tǐ）鑄造時，一（yī）般都采（cǎi）用手工（gōng）加工（gōng）以及普通機床加工，而現在則都會運用數控（kòng）形（xíng）式的銧床（chuáng）來進行鑄造，這（zhè）樣可以將精度（dù）替（tì）身到 0.03mm。
④就是進行適當的（de）水套
芯選擇（zé），適當的水套芯可以確保缸筒厚度均勻，進而提升缸體鑄造精度。
（4）對型芯進行精確製作
冷、熱芯盒相關工藝都是將樹（shù）脂砂作為材料製造（zào）而成的（de）。鑄造工廠為了將砂芯的棱角（jiǎo）製造的更加清晰，必須要保（bǎo）證砂芯（xīn）具（jù）有的緊實性（xìng），這（zhè）樣可以使得芯（xīn）盒表麵氣體的排除速度比進入速度大。同時（shí），技術人（rén）員還要時（shí）常清潔芯盒表麵（miàn），特（tè）別是對毛（máo）刺的清（qīng）理（lǐ），以此來保（bǎo）證芯盒表麵不會出現結疤或者粗糙現象，進而避免影響型芯的質量。對於水套芯來說，可以在其內部通過鑽孔來提升（shēng）其通（tōng）氣性。此外，還要（yào）正確（què）運（yùn）用覆膜砂。這樣既可以節省（shěng）塗料，同時還可以節（jiē）約資源。
3、 結語
綜上可知，作為發動機之中核心成分，鑄（zhù）造缸體相關技術會直（zhí）接決定最終鑄造出來（lái）成品的（de）質量。因此，相關企業以及人（rén）員（yuán）必須要對鑄造技術進行（háng）不斷創（chuàng）新。如今，國內（nèi）外在缸體鑄造方麵都有著較為先進技術，但仍需進行不斷創新。因此，在進行鑄造期間，必須（xū）要選擇適合的材料，對造型工藝進行合理改進，提升缸體鑄造精度，並且對型芯進行精確製作，以此來提升對於缸體的（de）整（zhěng）體鑄造技術。
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