汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋消失模鑄造技術(shù)的研究與應(yīng)用

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1、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋消失模鑄造技術(shù)的研究與應(yīng)用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋消失模鑄造技術(shù)的研究與應(yīng)用　　為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)單位功率的重量指標(biāo)、油耗指標(biāo)及尾氣排放指標(biāo)，我們研究并開(kāi)發(fā)了直列四缸二氣門(mén)下置凸輪柴油機(jī)缸體缸蓋消失模鑄造產(chǎn)品。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝、鑄造環(huán)節(jié)流程工藝和采用性能更加的鑄鐵材料，使得每臺(tái)套缸體缸蓋消失模鑄件產(chǎn)品總重量與普通砂型鑄件相比減輕了15kg。發(fā)動(dòng)機(jī)在扭矩工況下的油耗指標(biāo)下降了1.5g/kw•h、排氣溫度下降了9℃、煙度下降了0.1FSN，在標(biāo)定工況下的排氣溫度同比下降了19℃、煙度下

2、降了0.2FSN?！　　　“l(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋的制造水平是衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，進(jìn)而也在很大程度上代表了一個(gè)國(guó)家汽車工業(yè)的發(fā)展水平。不斷提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率、降低燃油消耗量和減少尾氣排放是汽車工業(yè)自身發(fā)展的內(nèi)在需求，也是外部環(huán)境的客觀要求。鋁合金材料的選用使發(fā)動(dòng)機(jī)乃至整車的重量得到了有效減輕，促進(jìn)了汽車工業(yè)的發(fā)展。像美國(guó)的通用汽車GM公司、德國(guó)的寶馬汽車BMW公司、意大利的法塔鋁FATA消失模鑄造公司和法國(guó)的雪鐵龍汽車公司均采用了消失模鑄造工藝來(lái)生產(chǎn)鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋以改善發(fā)動(dòng)機(jī)乃至整車的綜合性能并取得了顯

3、著的效果。汽車時(shí)代的進(jìn)步對(duì)原材料、能源的節(jié)約和環(huán)境保護(hù)提出了更高的規(guī)范，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的比功率（KW/排量•升）越來(lái)越大，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋的工作溫度普遍提高，兩零部件的許多局部區(qū)域工作溫度已經(jīng)超過(guò)了200℃，此時(shí)一方面鋁合金的機(jī)械強(qiáng)度會(huì)下降很快，顯得不堪重負(fù)；另一方面發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油正常工作溫度為105℃，如此的高溫使機(jī)油的潤(rùn)滑和導(dǎo)熱作用變?nèi)?，而鑄鐵材料件在此溫度下仍然能正常工作并表現(xiàn)出優(yōu)異的工作性能?！　　　∧壳敖鉀Q鋁合金在高溫及常溫下機(jī)械強(qiáng)度不夠的措施是在缸體缸蓋連接螺栓處和缸體與軸承蓋連接螺栓處進(jìn)

4、行鑲鑄灰鑄鐵加固螺紋件或灰鑄鐵連接板。這樣做一方面增加了鑄造的技術(shù)難度、增加了零部件的重量，使得制造成本上升；另一方面由于鋁合金與灰鑄鐵的膨脹系數(shù)有差別，在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作情形下容易產(chǎn)生疲勞裂紋和鑲鑄件的松動(dòng)缺陷?？v觀鑄造產(chǎn)品成型的全過(guò)程，即從礦石冶煉到鑄件成品，鋁合金的耗能要比鑄鐵高。而鑄鐵產(chǎn)品的防振能力、自潤(rùn)滑能力和高溫機(jī)械性能遠(yuǎn)大于鋁合金，因此可以預(yù)見(jiàn)普通灰口鑄鐵、高牌號(hào)孕育鑄鐵、合金鑄鐵、蠕墨鑄鐵和球鐵材質(zhì)的汽車零部件將愈來(lái)愈多地受到人們的重視。尤其是蠕墨鑄鐵件，作為一種發(fā)動(dòng)機(jī)新材料，蠕墨鑄鐵與普通灰口

5、鑄鐵相比，抗拉強(qiáng)度提高了約75％，彈性模量增加近40％，疲勞強(qiáng)度幾乎是灰口鑄鐵的2倍，用蠕墨鑄鐵取代灰口鑄鐵生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體至少可減輕重量10％，同時(shí)大大降低了疲勞變形和柴油機(jī)的污染物排放量。國(guó)外已在大功率柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)件上普遍采用蠕墨鑄鐵材料。它具備接近球墨鑄鐵的強(qiáng)度，有類似普通灰鑄鐵的防振、導(dǎo)熱能力及鑄造性能，而又較普通灰鑄鐵有更好的塑性和耐疲勞性能。總之，只有鑄鐵件的力學(xué)性能與高溫性能才能滿足汽車乃至發(fā)動(dòng)機(jī)的未來(lái)發(fā)展之要求。　　　　消失模鑄造的基本原理是采用與所需鑄件形狀完全相同的泡沫塑料模添加合金縮水率

6、后代替鑄模進(jìn)行造型，泡沫模樣不取出呈實(shí)體鑄型，澆入金屬液使其汽化形成鑄件。與傳統(tǒng)的砂型鑄造相比，消失模鑄造取消了混砂、制芯工序，省去了傳統(tǒng)造型工序中分箱、起模、修型、組芯與下芯、合箱等操作，大大簡(jiǎn)化了落砂、鑄件清理及砂處理工序，因而縮短了生產(chǎn)周期；同時(shí)一方面由于負(fù)壓下鑄型剛度大，鑄鐵件易于實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)縮，從而減小鑄件所需的冒口尺寸，另一方面由于泡沫模型簇的組裝自由度大，易于實(shí)現(xiàn)一型多件澆鑄成型，提高了工藝出品率；消失模鑄件機(jī)械加工余量?。?.5∽3.5mm），壁厚均勻度高，孔徑大于Φ7mm的內(nèi)部型腔都可以直接鑄出

7、，鑄件重量同比普通砂型鑄件減輕8%∽12%；消失模造型干砂中無(wú)需粘結(jié)劑和添加物（煤粉、膨潤(rùn)土、水），這樣一來(lái)既節(jié)約了大量的原材料又有利于舊砂循環(huán)使用，減輕環(huán)境污染。消失模鑄造技術(shù)被譽(yù)為“鑄造中的綠色工程”。在過(guò)去的二十世紀(jì)八十年代，美國(guó)就已經(jīng)把運(yùn)用消失模鑄造工藝來(lái)生產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能來(lái)提升其汽車工業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，并取得了成功?！　　　“不杖窦瘓F(tuán)有限公司于1994年從美國(guó)引進(jìn)了一條完整的消失模鑄造生產(chǎn)線和相關(guān)的生產(chǎn)技術(shù)，包括預(yù)發(fā)泡機(jī)、制模機(jī)、膠合機(jī)、機(jī)械手、干砂造型和負(fù)壓澆注生產(chǎn)線，

8、經(jīng)過(guò)十余年的消化吸收與艱苦探索，先后自主研究開(kāi)發(fā)了兩大系列7個(gè)品種的消失模鑄造普通灰口鑄鐵HT150、HT200和高牌號(hào)孕育鑄鐵HT250柴油機(jī)零部件產(chǎn)品：R175A單缸柴油機(jī)缸蓋、R175A單缸柴油機(jī)缸體、N485四缸柴油機(jī)排氣管、N485四缸柴油機(jī)飛輪殼、N485四缸柴油機(jī)離合器殼、N485四缸直噴式柴油機(jī)缸蓋、4105ZLQ增壓中冷式四缸柴油機(jī)缸體。參見(jiàn)圖1所示，本文重點(diǎn)介紹直列四缸二氣門(mén)下置