本文關鍵詞：蠕墨鑄鐵缸體缸蓋的鑄造技術開發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

6DL發(fā)動機蠕墨鑄鐵缸體缸蓋的鑄造技術開發(fā)

2012-05-22 12:02:20

蠕墨鑄鐵缸體缸蓋是高性能大馬力發(fā)動機的首選材質(zhì)，在國際上已得到充分研究并開始大量應用，全球每月約有2 萬個缸體或缸蓋產(chǎn)品采用蠕墨鑄鐵制造（以每件平均重量為50 kg 計）。在乘用車方面，主要有奧迪、福特、克萊斯勒、沃爾沃、大眾、現(xiàn)代等公司在生產(chǎn)蠕墨鑄鐵缸體產(chǎn)品，而在商用車方面,福特、現(xiàn)代、達夫、曼等汽車公司的缸體和缸蓋產(chǎn)品采用蠕墨鑄鐵材料來制造。目前國內(nèi)生產(chǎn)蠕墨鑄鐵主要是采用傳統(tǒng)的沖入法處理，穩(wěn)定性差，而制約蠕墨鑄鐵在汽車上大批量應用的主要原因恰恰是鑄件的蠕化率控制較為困難，通常很難穩(wěn)定達到80%（國際標準）以上。

采用SinterCast 小型蠕化處理系統(tǒng)，以6DL 發(fā)動機蠕墨鑄鐵缸體缸蓋為開發(fā)目標，在蠕化率、抗拉強度、基體組織、蠕化衰退、鑄造工藝等方面進行了較為系統(tǒng)的研究與樣件開發(fā)工作。

1 單鑄試棒蠕化率調(diào)試與力學性能試驗

1.1 主要的試驗流程

采用500 kg 中頻感應電爐，全廢鋼（打包料）增碳熔煉方式，為保證蠕化處理效果，每爐熔煉鐵液500 kg 并進行蠕化處理。預處理劑采用普通球化劑，沖入法處理。預處理劑加入量由小型系統(tǒng)根據(jù)鐵液分析的含硫量和鐵液重量給出相應的加入量，其上覆蓋鐵屑。

預處理的鐵液經(jīng)打渣清理后，蓋包，運送至小型系統(tǒng)并進行取樣分析，由小型系統(tǒng)根據(jù)預處理鐵液的分析結果，設備會給出相應的鎂絲和孕育絲加入量，據(jù)此數(shù)值，由人工方法進行孕育絲和鎂絲的加入，完成整個蠕化處理過程。通常由預處理至蠕化處理完畢，所需時間一般在8 min左右。

1.2 單鑄試棒的蠕化試驗效果

共進行8 爐次的鐵液蠕化試驗與缸體和試棒的澆注，從單鑄試棒的蠕化處理效果來看，所有8 爐次試棒的蠕化率為90%和95%，其中蠕化率為95%的試棒占總數(shù)的75%。當然對于蠕化率來說，也存在不同的視場，蠕化率會有差異，但總體來說，基本可以穩(wěn)定在90%，即完全達到目標的80%蠕化率水平，效果還是非常理想的，圖1 為試棒的蠕化處理效果。

石墨：蠕化率95%100× 基體：85%珠光體+鐵素體100×
圖1 單鑄試棒的金相組織

1.3 單鑄試棒的力學性能試驗

伴隨試棒與缸體的蠕化和澆注試驗，同時進行了單鑄試棒的RT400-1 和RT450-1 兩個牌號的試驗驗證工作。

1.3.1 不加合金（生鐵80%+廢鋼20%）的性能試驗在全部采用原材料而不加入任何合金元素的狀態(tài)下，試驗的化學成分和結果如表1、表2 所示，蠕化率與金相組織如圖2所示。

100524-1石墨：蠕化率95% 100× 基體：10%珠光體+鐵素體100×
圖2 試棒的蠕化率與基體組織

在不加入合金的情況下，在蠕化率達到95%的基礎上，基體組織基本為鐵素體基體，試棒的抗拉強度達到RT300-2 的水平，且伸長率遠超牌號要求，這表示試棒的石墨形態(tài)非常良好，石墨短而粗，彎曲性好，對基體的撕裂作用明顯降低。但由于是鐵素體基體，所以盡管強度性能較高，但硬度值較低，這意味著該材料盡管加工性能很好，但耐磨性能和抗變形性能卻可能存在問題，進而影響在汽車發(fā)動機缸體缸蓋上的應用。

1.3.2 Cu-Sn合金化的牌號性能試驗

蠕墨鑄鐵的力學性能主要取決于基體組織和石墨形態(tài)，基體組織需要通過合金化控制來實現(xiàn)，而蠕化率的高低同樣會對蠕墨鑄鐵力學性能產(chǎn)生重要影響。因此蠕化率必須達到80%才會對性能的穩(wěn)定產(chǎn)生合理的影響。

試驗采用Cu-Sn二元合金化來進行，所有的試驗中要求3.6%~3.7% C，1.9%~2.0% Si。表3 為不同成分和蠕化率下的試棒力學性能。

從表3可以看出，采用Cu-Sn二元合金化可以實現(xiàn)蠕墨鑄鐵各個牌號的生產(chǎn)并達到性能要求。但同時需要注意的是，當在較高合金化狀態(tài)下，試棒以及鑄件均易出現(xiàn)碳化物組織，尤其當鎂指數(shù)偏高的狀態(tài)下，球化傾向增加，當Cu 達到1%和Sn 達到0.1%時，產(chǎn)生碳化物的可能性很大。

1.4 蠕化衰退試驗

在進行單鑄試棒澆注試驗中，分時間階段進行了蠕化澆注衰退的試驗，試驗方案與結果如表4。從測試的蠕化率來看，在蠕化后的8 min 內(nèi)澆注的試棒蠕化效果均為95%，但如果從抗拉強度來看，隨著時間的推移，強度降低，這可能的原因就是石墨在進行衰退過程。

2 缸體的樣件澆注與分析

將6DL 發(fā)動機59D 缸體和缸蓋樣件開發(fā)作為本次研究的對象。

2.1 59D 缸體的澆注試驗與分析

59D 缸體是借用一鑄廠的模具進行造型，并使用一鑄廠的現(xiàn)有砂芯進行組裝而成，由于時間的問題，僅進行了兩輪次的試驗。試驗將原有孔隙較小的過濾網(wǎng)改為試驗用的Φ2.2 mmx20 mm 較大尺寸的過濾網(wǎng)，其他澆注系統(tǒng)未進行改動。59D 缸體第一件的澆注試驗，出爐溫度1540℃，澆注溫度1410℃，澆注時間為52 s，缸體正體成形較好，但有一處分析為冷隔缺陷，鑒于此，又進行1 輪澆注試驗，試圖通過提高澆注溫度和快速澆注來改變充型狀態(tài)，，實際的出爐溫度1553℃，澆注溫度1416℃，澆注時間為49 s，但該件缸體卻未能成形。對第一件59D 缸體進行了解剖分析，按規(guī)定在缸蓋螺栓加厚部位和主軸承蓋螺栓加厚部位進行了本體試棒的切�。ㄒ妶D3），本體取樣位置與試棒的力學性能見表5 和圖4。

第1頁  第2頁  第3頁  

  本文關鍵詞：蠕墨鑄鐵缸體缸蓋的鑄造技術開發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：96024