[00326770]蠕墨铸铁缸体缸盖的稳定生产技术

　　随着技术进步，对各类发动机节能、减排、增效、减重等方面的要求越来越高。对于发动机而言，迫切要求增压强化，采用更合理有效的结构，并尽可能地减轻自重。这就要求提高缸体缸盖材料的机械性能，以便能进一步减少铸件的壁厚，同时必须保证材料的铸造工艺性能，以便能生产出结构更复杂的铸件。

　　作为发动机的关键零件，缸体缸盖是典型的复杂铸件，几何形状复杂，壁厚相差较大。 工作过程中，不仅承担着燃烧室高温热循环冲击，同时也承担着高气压循环冲击。在高温高压条件下工作，缸体缸盖铸件内部承受很大的机械应力、热应力以及强烈的摩擦磨损，工作条件十分恶劣，因此不仅要求缸体缸盖铸件具有较高的机械性能，而且要求具有好的致密性、均匀性和铸造工艺性能。

　　通常发动机缸体缸盖铸件，均采用灰铸铁或低合金灰铸铁材质。由于灰铸铁强度提高的幅度有限（<300Mpa），且这些提高强度的方法通常会影响材料的铸造工艺性能，因此目前人们普遍认为灰铸铁的潜力有限，并已经把研究重点放到开发新的发动机材料上了。主要的两个研究方向为：铝合金和蠕墨铸铁。

　　上世纪90年代以来，在铝合金缸体缸盖材料及其铸造工艺方面，进行了大量的开发研究。高强度铝合金的强度性能，已经基本和合金灰铸铁相当。只有35%铸铁比重的铝合金，显然能显著降低铸件的重量，这也是近年来越来越多的发动机采用铝合金缸体缸盖的原因。然而铝合金的高温性能、耐疲劳性能以及减震性能，远低于铸铁材料。此外，铝合金的铸造工艺适应性也低于铸铁，以至于铝合金缸体缸盖的壁厚，通常高于灰铸铁的；由于其铸造工艺性能的局限性，铝合金缸体缸盖在铸件结构的复杂性方面，也有一定限制，这影响了发动机的工作效率。采用铝合金缸体缸盖的发动机，通常体积均大于同类铸铁发动机，这也影响了铝合金缸体缸盖的发展。

　　蠕墨铸铁是一种石墨形态介于片状和球状之间的新型铸铁材料，由于它既有接近于球墨铸铁的力学性能，又有与灰口铸铁相似的良好铸造性能和导热性，因而颇受材料研究者关注。这种材料于上世纪60年代中期开始系统研究，上世纪70年代初投入生产，已在数百种铸件上得到应用，如玻璃模具、汽车排气管、缸盖、钢锭模和制动盘等铸件，并获得了良好的技术经济效果。国际铸造界认为等温淬火球墨铸铁和蠕墨铸铁是最有前途的金属材料之一，由其为代表形成了“新铸铁时代”。

　　随着对蠕墨铸铁生产技术研究的进一步深入，在蠕墨铸铁的稳定生产控制和扩大工艺窗口方面，取得了长足的进展。本成果利用近年来在蠕化剂、孕育剂、铁水炉前控制、精密造型技术等方面的最新成果，并借助于德国相关铸造厂家的应用实践，得出了一套完整的蠕墨铸铁缸体缸盖稳定生产和控制技术，适用于机械化造型生产线大批量生产以及简单机器造型条件下的中等批量生产。

　　项目的核心技术

　　（1）适合蠕墨铸铁缸体缸盖生产的蠕化剂的种类、成分控制范围、加入量、蠕化处理工艺和蠕化衰退控制技术；

　　（2）相应的蠕墨铸铁铁水的化学成分控制、熔炼过程控制和铁水温度范围、以及孕育处理工艺；

　　（3）采用精密组芯包芯造型工艺，生产薄壁蠕墨铸铁缸体缸盖铸件的工艺方法；

　　（4）蠕化铁水的快速检测和计算机辅助控制技术。

　　适用范围、市场前景

　　为了达到国家排放法规要求，满足市场需求，新产品单缸柴油机不断增大功率，多缸柴油机向大功率增压中冷方向发展，对柴油机缸体缸盖铸件的性能要求不断提高。因此，加快开发薄壁蠕墨铸铁缸体缸盖材料及其生产工艺，减轻铸件重量，提高铸件强度，提高发动机单位重量的功率，降低油耗，减少排放，提高产品市场竞争力，具有十分重要的现实意义。