發(fā)動機(jī)缸體汽缸蓋常見缺陷與對策剖析

1、中小型乘用車發(fā)動機(jī)缸體（汽缸蓋）常見缺陷與對策淺析概述 （鑄件脈紋形成機(jī)理及其防治） 改革開放后近十年來，我國的汽車制造工業(yè)得到了飛速發(fā)展，許多高端汽車品牌，幾乎 與發(fā)達(dá)國家同步推出面世，與之相適應(yīng)的汽車發(fā)運(yùn)機(jī)制造業(yè)也得到了迅猛發(fā)展，其中發(fā)動機(jī) 鑄造的水平也得到了極大的提高，無論鑄造產(chǎn)量還是鑄件技術(shù)要求及鑄件質(zhì)量，都有基本上 滿足了現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)日益提高的要求。 以中小型乘用發(fā)動機(jī)主要鑄件汽缸體（汽缸蓋）生產(chǎn)為例，眾多汽車發(fā)動機(jī)鑄造企業(yè)都 有采用了粘土砂高壓造型 （少數(shù)為自硬樹脂砂造型） ，制芯則普遍采用覆膜砂熱芯或冷芯工藝， 而在熔煉方面大都采用雙聯(lián)熔煉或電爐熔煉，所生產(chǎn)的發(fā)動機(jī)均為高強(qiáng)度薄

2、壁鐵件。許多廠 家為滿足高強(qiáng)度薄壁鑄鐵件的工藝要求，紛紛引進(jìn)先進(jìn)的工藝技術(shù)裝備，如高效混砂機(jī)，高 壓造型線，高度自動化的制芯中心，強(qiáng)力拋丸設(shè)備，大多采用整體浸涂，烘干，并且自動下 芯。在過程質(zhì)量控制方面，許多企業(yè)實(shí)現(xiàn)了在線檢測與控制，如配備了型砂性能在線檢測， 熱分析法鐵水質(zhì)量檢測與判斷裝置， 真空直讀光譜議快速檢測。 清潔度檢查的工業(yè)內(nèi)窺鏡等。 相當(dāng)一部分企業(yè)還在產(chǎn)品開發(fā)方面應(yīng)用了計(jì)算機(jī)模式擬技術(shù)?？梢院敛豢鋸埖卣f，就硬件配 件而言，我國發(fā)動機(jī)鑄造水平絲毫不亞于當(dāng)今世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國家，一句話，具備了現(xiàn)代鑄 造生產(chǎn)條件。（為敘述方便，以下稱上述框架內(nèi)容的生產(chǎn)條件為現(xiàn)代生產(chǎn)條件。 ） 然而應(yīng)該承

3、認(rèn)，在發(fā)動機(jī)鑄造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與產(chǎn)品質(zhì)量以及鑄件所能達(dá)到的技術(shù)要求 方面，我們與世界發(fā)達(dá)國家還有較大的差距。提高生產(chǎn)質(zhì)量，減少廢品損失，是縮小與發(fā)達(dá) 國家差距，發(fā)揮引進(jìn)設(shè)備效能，提高企業(yè)效益的重要途徑。本文試圖就我國鑄造企業(yè)在現(xiàn)代 鑄造條件下，中小型乘用車發(fā)動機(jī)灰鑄鐵汽缸體（汽缸蓋）鑄件生產(chǎn)中常見的鑄造缺陷與對 策，與廣大業(yè)界同仁作一交流。 1 氣孔 氣孔通常是汽缸體鑄件最常見缺陷，往往占鑄件廢品的首位。如何防止氣孔，是鑄造工 作者一個(gè)永久的課題。 汽缸體的氣孔多見于上型 面的水套區(qū)域?qū)?yīng)的外表面（含缸蓋面周邊） ，例如出氣針底 部（這時(shí)冒起的氣針較短）或凸起的筋條部。以及缸筒加工后的內(nèi)表面。

4、嚴(yán)重時(shí)由于型 芯的 發(fā)氣量大而又未能充分排氣，使上型面產(chǎn)生嗆火現(xiàn)象，導(dǎo)致大面積孔洞與無規(guī)律的砂眼。 在現(xiàn)代生產(chǎn)條件下，反應(yīng)性氣孔與析出性氣孔較為少見，較為多見的是侵入性氣孔?，F(xiàn) 對侵入性氣孔分析出如下： 1.1 原因 1.1.1 型腔排氣不充分 ,排氣系統(tǒng)總載面積偏小。 1.1.2 澆注溫度較低。 1.1.3 澆注速度太慢 ;,鐵液充型不平穩(wěn) ,有氣體卷入。 1.1.4型砂水份偏高;砂型內(nèi)灰分含量高 ,砂型透氣性差 。 1.1.5 對于干式氣缸套結(jié)構(gòu)的發(fā)動機(jī) ,水套砂芯工藝不當(dāng) （如未設(shè)置排氣系統(tǒng)或排氣系統(tǒng)不完 善；或因密封不嚴(yán)，使?jié)沧r(shí)鐵水鉆入排氣通道而堵死排氣道；砂芯砂粒偏細(xì)，透氣不良；

5、上涂料后未充分干燥；砂芯砂與涂料發(fā)氣量太大，或發(fā)氣速度不當(dāng)，涂料的屏蔽性差 ）. 經(jīng)驗(yàn)證明 ,干式缸套的缸體的氣孔缺陷 ,很大程度上與水套工藝因素相關(guān)連。 1.1.6 孕育劑未經(jīng)干燥且粒度不當(dāng) ;鐵液未充分除渣 ,澆注時(shí)未擋渣 ,由此引起渣氣孔。 1.1.7 澆注時(shí)未及時(shí)引火 1.2 對策 1.2.1 模型上較高部位設(shè)置數(shù)量足夠 ,截面恰當(dāng)?shù)某鰵忉樆蚺艢馄?;而芯頭部位設(shè)置排氣空腔 .上 述排氣系統(tǒng)均應(yīng)將氣體引至型外。通常排氣截面為應(yīng)內(nèi)澆道總截面積 1.51.8 倍左右。 1.2.2 澆注系統(tǒng)按半開放半封閉原則設(shè)置為宜 ,且須具有一定的攔渣功能 ,這樣鐵液充型時(shí)比較 平穩(wěn),不會充擊鑄型或產(chǎn)生飛

6、測或卷入氣體 .而澆注系統(tǒng)的截面大小以 810kg/S 的澆注速度來 計(jì)算較為適宜。 1.2.3 鐵液的熔煉溫度應(yīng)不低于 1500C,而手工澆注時(shí)末箱的澆注溫度應(yīng)控制在 1400C 左右 （視鑄件大小與壁厚可適當(dāng)調(diào)整 ）.最好能采用自動工澆注 ,澆注溫度誤差應(yīng)在 20C 以內(nèi)。 1.2.4 一個(gè)好的適于高壓造型的砂處理系統(tǒng) ,型砂水分應(yīng)在控制在 2.8-3.2%,其實(shí)的緊實(shí)率應(yīng)在 3642之間，而濕壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá) 180220kpa（均指在造型機(jī)處取樣檢測 ）.為達(dá)這些指標(biāo) ,需監(jiān)控 型砂的灰份 ,輔助材料的添加量 ,合適的原砂粒度 ,循環(huán)砂的溫度及混砂效率。 1.2.5 注意做好鐵液去渣 ,澆注

7、時(shí)擋渣引火以及孕育劑的干燥等工作。 1.2.6 對于干式氣缸套結(jié)構(gòu)的發(fā)動機(jī)缸體 ,至關(guān)重要的是要有非常完善到位的水套砂芯工藝： a 、水套坭芯用砂的平均細(xì)度較之其他砂芯要粗一些，以求有良好的透氣性。 b、設(shè)置充分的互相連通的排氣孔網(wǎng)并使之能排出型外，這些孔網(wǎng)盡可能在制芯時(shí)生成，亦可 在成型后鉆加工形成 。對于前者要定期監(jiān)控檢查孔網(wǎng)是否暢通 （當(dāng)心部芯砂固化不良時(shí)易將 孔網(wǎng)堵塞）。 c、對砂芯砂性能要綜合考慮，不能片面追求強(qiáng)度。當(dāng)強(qiáng)度太高時(shí)，勢必要增大樹脂用量，從 面使芯砂發(fā)氣量太高； 而當(dāng)水套芯的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜纖薄砂厚不均勻， 且以能開出排氣孔網(wǎng)時(shí)， 就要求砂芯有較高的強(qiáng)度，即使發(fā)氣量大些也無防

8、。 d、當(dāng)水套芯有排氣孔網(wǎng)時(shí)，涂料要有較好的屏蔽性；當(dāng)水套芯截面不便設(shè)置排氣孔網(wǎng)時(shí)，涂 料要有較好的透氣性，這時(shí)砂的粒度也應(yīng)更粗些。 e、當(dāng)水套芯布有排氣孔網(wǎng)時(shí)，且使用屏蔽性涂料時(shí)，在浸涂時(shí)要防止涂料液進(jìn)入排氣孔網(wǎng)， 更要注意封火措施（可使用封火墊片材料） ，以免澆注時(shí)鐵水進(jìn)入排氣孔網(wǎng)，把排氣道堵死； f、涂料的發(fā)氣量要低，且施涂后一定要充分干燥。 一個(gè)成熟的水套芯工藝，可以將缸筒加工后內(nèi)表面的氣孔廢品率控制在0.3%，甚至更低。 2.砂眼 砂眼也是氣缸體（氣缸蓋）鑄件的常見缺陷，多見于鑄件的上型 面，也有在缸筒的內(nèi)表 面經(jīng)加工后暴露出來的。 2.1 原因 2.1.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理。 2

9、.1.2 型砂系列化統(tǒng)管理不善，型砂性能欠佳。 2.1.3 型腔不潔凈。 2.1.4 砂芯表面狀況不良或是施涂與干燥不當(dāng)。 2.2 對策 2.2.1就澆注系統(tǒng)設(shè)置方面來說，為避免或減少砂眼缺陷，應(yīng)注意以下事項(xiàng)； a、要有合理的澆注速度。截面太小，則澆注速度太慢，鐵液上升速度太慢，上型受鐵液高溫 烘烤時(shí)間長，容易使型砂爆裂，嚴(yán)重時(shí)會造成片狀脫落。澆注系統(tǒng)的比例，應(yīng)使鐵液能平穩(wěn) 注入，不得形成紊流或噴射。 b、盡量使鐵液流經(jīng)的整個(gè)通道在砂芯內(nèi)生成，通常坭芯砂（熱法覆膜砂或冷芯砂）較之外模 粘土砂更耐高溫鐵液沖刷。而直澆道難以避免設(shè)置在外模的粘土砂砂型中通過，這時(shí)可在直 澆口與橫澆口搭接處設(shè)置過濾器

10、 （最好是泡沫陶瓷質(zhì)） ，可以將鐵液在直澆道內(nèi)可能沖刷下來 散砂和鐵液夾渣加以過濾，從而可減少砂眼和渣眼。 c、澆道是變截面的，因此變截面處應(yīng)盡可能圓滑光潔，避免形成易被鐵液沖垮的尖角砂。 d、澆道的截面比例宜采用半封閉半開放型式，以降低鐵液進(jìn)入型腔時(shí)的流速與沖擊，而內(nèi)澆 道位置應(yīng)盡可能避免直接沖擊型壁和型芯，且呈擴(kuò)張形為好。 2.2.2為防止鑄件的砂眼缺陷，型砂方面的主要措施是 a、是控制型砂中的微粉含量，型砂在反復(fù)使用中，微粉含量會越來越高，這會降低型砂的濕 壓強(qiáng)度，水份及緊實(shí)率則會提高，使型砂發(fā)脆。 b、澆注時(shí)砂芯潰散后混入舊砂，未燃盡的殘留樹脂膜，會使型砂的韌性變差，產(chǎn)生砂眼的可 能性

11、也增大。為此需要改善型砂的表面穩(wěn)定性，降低脆性，提高韌性，方法是應(yīng)在型砂中增 加適當(dāng)?shù)?a-淀粉，均可取得良好的效果，也可以在型腔表面施表面安定劑（噴灑） 。 2.2.3 在造型、翻箱，特別是下芯、合箱等各環(huán)節(jié)容易將砂粒掉入型腔，而又未能清理干凈， 極易造成鑄件砂眼缺陷。為此，一是要選取恰當(dāng)?shù)男绢^間隙和斜度并保證下芯和合箱的工裝 精度，以免破壞砂型或損壞型芯而將砂粒散落在型腔內(nèi)；二是合箱前清理干凈型內(nèi)可能掉入 的砂粒（抽吸法好于吹出法） 。 2.2.4 不能忽視的是， 砂芯的飛邊毛刺要清理干凈， 上涂烘干后待用的砂芯表面的砂?；覊m也 要吹凈，否則容易被鐵水沖刷并富集在鑄件某處形成砂眼。同時(shí)，需

12、要強(qiáng)調(diào)的是，砂芯上涂 不能太厚，優(yōu)其是當(dāng)工藝要求個(gè)別砂芯的個(gè)別部位或全部兩次浸滲涂料時(shí)，涂料不能太厚， 且須等第一次上涂料干燥到一定程度后才能上涂第二次，否則澆注時(shí)過厚的涂料會爆裂而形 成夾砂（渣）。 3 脈紋（飛翅） 通常在鑄件的內(nèi)表面或熱節(jié)部位，如缸體缸蓋的水套腔內(nèi)，或是進(jìn)排氣道內(nèi)，由于澆注 時(shí)高溫鐵液的作用，使砂芯硅砂發(fā)生相變膨脹引起砂芯表面產(chǎn)生裂縫，液體金屬滲入其中， 從而導(dǎo)致鑄件形成飛翅狀凸起的缺陷，即 脈紋 。脈紋一旦出現(xiàn)，難以清理，當(dāng)水套腔內(nèi)有 脈紋時(shí)，輕者會影響內(nèi)腔的清潔度，重者會影響冷卻水的流量，從而降低對發(fā)動機(jī)的冷卻效 果，甚會引起“燒缸” ，“拉缸”嚴(yán)重后果；當(dāng)氣道內(nèi)出現(xiàn)

13、脈紋時(shí)，會影響氣道渦流特性，最 終影響發(fā)動機(jī)的整機(jī)工作性能。生產(chǎn)實(shí)殘證明，冷芯工藝產(chǎn)生脈紋的傾向要稍大于殼芯產(chǎn)生 脈紋的傾向。 3.1 原因 3.1.1 如上所述，產(chǎn)生脈紋的根本原因是高溫鐵液作用于砂芯引起硅砂的膨脹裂紋。 3.1.2 砂芯材料不具備低膨脹的性能，或者其自身不能吸收這種受熱產(chǎn)生的膨脹。 3.1.3 砂芯的韌性或高溫強(qiáng)度不足以克服膨脹應(yīng)力導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋。 3.1.4 所用材料不能低御砂芯在高溫下產(chǎn)生膨脹裂紋。 3.1.5 鐵液未能在砂芯產(chǎn)生裂紋前凝固結(jié)殼，從而預(yù)防脈紋產(chǎn)生。 3.2 對策 針對 3.1 所列產(chǎn)生脈紋的原因（或者說脈紋形成的機(jī)理） 。顯然應(yīng)采取以下措施； 3.2.1

14、在保證能得到健全鑄件而不產(chǎn)生氣孔等缺陷的鐵液充型溫度下， 盡可能采取較低的澆注 溫度以減輕砂芯受熱膨脹的程度；同時(shí)采用較快的澆注速度，以避免砂芯長時(shí)間受到高溫烘 烤可能產(chǎn)生的膨脹裂紋。 3.2.2 用于易產(chǎn)生脈紋砂芯 （如水套芯，進(jìn)排氣道芯 ）的芯砂原砂預(yù)先進(jìn)行消除相變膨脹處理， 或者在砂芯材料中添加一些輔助材料，降低砂芯材料的熱膨脹率；再就是原砂的顆粒組成以 三篩或四篩級配 ,以求砂芯材料能自身吸收膨脹變型。 3.2.3 必要時(shí)，在砂芯材料中使用一定比例的非石英系列砂 （如橄檻石砂，鋯英砂等 ），第一它 們的膨脹率極小，第二其導(dǎo)熱性能好，使鐵液結(jié)殼時(shí)間早于砂芯相變膨脹開裂時(shí)間。 3.2.4

15、提高砂芯材料的韌性和高溫強(qiáng)度。 3.2.5 使用強(qiáng)度、韌性優(yōu)良，且導(dǎo)熱性能極好的燒結(jié)型涂料，以增強(qiáng)砂芯表面抗膨脹裂紋的能 力。 以上這些措施使用于冷芯砂，也使用于熱法覆模砂 （殼型砂 ）。由此看出，預(yù)防或減少脈 紋缺陷的主要措施是改善砂芯膨脹性能。 4 清潔度 現(xiàn)代發(fā)動機(jī)對清潔度的要求非?？量?，對氣缸體 （氣缸蓋 ）鑄件而言，水腔、油腔、挺桿 室等到部位允許殘留的砂粒和異物，僅限為數(shù)克 （g）以內(nèi)，許多企業(yè)盡管采取了二次拋丸、強(qiáng) 力拋丸，甚至引進(jìn)了先進(jìn)的拋丸設(shè)備，如鼠籠或機(jī)械手拋丸，要完全達(dá)到內(nèi)腔清潔度要求， 仍然較為困難，無論是殼芯或是冷芯，情形均一樣。 4.1 原因 清潔度達(dá)不到要求，從根

16、本上來說是由于鑄件結(jié)構(gòu)方面的原因，上述各腔在拋丸時(shí)，因?yàn)槌?砂孔眼少而小，鐵丸所能投射進(jìn)去的量有限，所以內(nèi)腔的光潔度與清潔程度均不及鑄件的外 表面，也不及曲軸箱和缸筒面等部位。在不能改變鑄件結(jié)構(gòu)的情況下，只能查找影響清潔度 其他方面的原因。 4.1.1 砂芯表面狀況不良，如充填不緊實(shí)；砂芯表面粗糙；粘膜等。 4.1.2 施涂不當(dāng)，如涂料性能差，玻美度不合適，涂層厚度不夠等。 4.1.3 現(xiàn)有強(qiáng)力拋丸裝置對鑄件大部分內(nèi)外表層都能清理得很干凈， 但對狹窄復(fù)雜的水腔、 油 腔仍顯不足。 4.2 對策 4.2.1 改善和提高砂芯表面的質(zhì)量狀況，如選用流動性好的制芯材料 （安息角 29 ）；合理設(shè) 置排

17、氣塞并加以維護(hù)使其暢通；施用品質(zhì)好的脫模劑防止粘膜等，這些措施的目的是得到表 面緊實(shí)致密的砂芯。 4.2.2 通常都要對坭芯施以涂料層。涂料玻美度要合適；涂料要有較強(qiáng)的滲透性；涂料要有一 定的厚度 （一般要達(dá) 0.2mm），涂層干燥后不能顯見砂粒為宜；選用的涂料防粘砂性能優(yōu)良， 在澆注溫度下能在鑄件表面形成一低熔點(diǎn)的燒結(jié)層，而且在鑄件冷卻過程中因收縮率的不同 能自動剝離下來。 4.2.3 如 3.0 所述，要努力避免防止脈紋缺陷的產(chǎn)生。一旦出現(xiàn)脈紋，鑄件的內(nèi)腔清潔度情況 就更加惡化。有關(guān)措施參見 3.2。 4.2.4 對鑄件內(nèi)腔清理， 國內(nèi)外的主流工藝方法是采用強(qiáng)力機(jī)械拋丸的方式， 其形式有鼠

18、籠拋 丸，機(jī)械手夾持拋丸等。對這類拋丸設(shè)備，要維護(hù)達(dá)到額外電流值，要調(diào)整最佳拋射角度， 對后一種拋丸方式， 還可對難以清理的內(nèi)腔將程序設(shè)置在最佳入射角度時(shí)適當(dāng)延長拋射時(shí)間。 此外還有以下幾種改善和提高內(nèi)腔清潔度的手段： a、電液壓清理，其原因是將待清理鑄件置于水池中，在高能量放電過程中，所產(chǎn)生的高壓沖 擊波將粘附在鑄件上的砂粒振擊脫落，理論上說水能浸入的孔腔內(nèi)，其粘砂均能清理干凈， 但這種方法占地面積大，耗能高 ,流程長 （尚要倒空內(nèi)腔積水并烘干水跡 ）、維護(hù)量大，也有一 定的安全問題。 b、先將鑄件置于爐內(nèi)焙燒，再進(jìn)行拋丸。這種方式提高鑄件清潔度的效果還是很明顯的，但 同樣是能耗較高、周期長

19、，如以煤炭作加熱爐燃料，則作業(yè)環(huán)境較差。 c、有的廠家除采用強(qiáng)力拋丸以外，還針對水道腔或油道腔進(jìn)行噴丸清理。這種方式對提高內(nèi) 腔清潔度最有效，所能達(dá)到的清潔度水平最高，但目前僅有此類通用單機(jī)產(chǎn)品，尚需人工握 持噴丸頭伸進(jìn)密封的工作室對準(zhǔn)有關(guān)砂孔噴射，勞動強(qiáng)度大，環(huán)境惡劣，期待著專用的自動 噴丸設(shè)備在氣缸體 （氣缸蓋 ）清理生產(chǎn)線上應(yīng)用。 5 滲漏 滲漏是指氣缸體 （汽缸蓋） 在壓力試驗(yàn) （水壓 /氣壓）時(shí)的滲漏現(xiàn)象， 多發(fā)生在汽缸體 （或 汽缸蓋）的水套腔或是油道腔。 引起滲漏的原因有夾雜和疏松兩大類（機(jī)械損傷或鑄件裂紋引起的曲軸箱滲漏的情況極少， 在此不加論述）。 5.1 夾雜引起的滲漏 5

20、.1.1 原因 （1）砂芯在修芯時(shí)未清除飛邊、毛刺，或砂芯上有松散粘附的大小不一的砂粒、砂團(tuán)未清除 干凈，致使?jié)沧r(shí)被鐵液沖刷下來并飄浮富集在水套壁或油道壁，形成夾砂（砂眼 ） 。使腔壁 貫通滲漏。 （2）組合好的砂芯被粉塵砂粒污染或型腔內(nèi)不慎掉入散砂，沒有清理干凈，也會形成砂眼使 腔壁貫通而滲漏。 （3）鐵液不純凈，而澆道內(nèi)又無過濾措施或攔渣效果差，使鐵液中的夾渣進(jìn)入型腔，使水腔 或油腔的腔壁形成貫通性的渣孔而滲漏。 5.1.2 對策 （1）認(rèn)真清除砂芯的飛邊毛刺，并清除坭芯上附著的砂粒砂團(tuán)，避免在水腔/油腔壁上可能形 成的砂眼。 （2）吹凈砂粒與粉塵污染的組合好的砂芯組，清理掉入型腔的砂粒

21、。 （3）直澆道設(shè)置高效的過濾器，橫澆道應(yīng)有良好的攔渣功能，并做好鐵液凈化工作（造渣，除 渣），以防腔壁上產(chǎn)生渣眼。 5.2 縮松引起的滲漏 這種滲漏常發(fā)生在水腔（油腔）或噴油嘴等熱節(jié)部位。 5.2.1 原因 （1）鐵液成分不恰當(dāng)。 Si/C 過高，石墨片粗大，組織疏松。 （2）孕育過量，致使共晶團(tuán)數(shù)量過多，微晶間隙難以補(bǔ)縮致密。 5.2.2 對策 （1）在規(guī)定的碳當(dāng)量保持不變的前提下，限制 Si/C 在 0.50.6 之間。 （2）不得孕育過量， 較有效的措施是采用 SISr（含鍶 ）孕育劑，其石墨化能力級強(qiáng) ,用量僅 FeSi 孕育劑的 50%,即可充分孕育消除截面敏感性 ,以可避免產(chǎn)生過

22、多數(shù)量的共晶團(tuán)。 （3）在易產(chǎn)生縮松的熱節(jié)部位 ,局部刷除碲粉醇基涂料，增加該部位的冷卻能力 ,防止產(chǎn)生縮 松.有報(bào)道稱，含 pb量達(dá) 0.0008%，即可造成縮松滲漏 ,須注意使用的爐料中有否鍍 pb材料， 或須先行除去鍍層 .此外影響縮松滲漏的微量元素還有 Ti，AL 等，它們都會增加鐵液的收縮 傾向，嚴(yán)格控制。 6 材質(zhì)性能方面的缺陷 縱觀國內(nèi)外發(fā)動機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢， 都在追求減薄鑄件壁厚， 從而減輕鑄件乃至整機(jī)重量， 達(dá)到降低油耗的目的， 目前發(fā)動機(jī)單位功率的缸體缸蓋重量達(dá)到 1.8gk/kw 左右 ,相應(yīng)的鑄件主 要壁厚僅 3.5mm 左右，這就對鑄件的材質(zhì)性能提出了很高的要求。概括起

23、來說，主要為： a，干型單鑄試棒的抗拉強(qiáng)度 qb 250Mpa，指定本體部位的抗拉強(qiáng)度 Qb 250Mpa； b，鑄件指定部位的硬度在 180HB 以上；鑄件厚薄斷面的硬度差在 30HB 以下； c，件本體的主要部位珠光體含量在 90%以上，石墨型態(tài)應(yīng)在大部分為 A 型，充充表面有少 量 B，D 型，石墨最大長度液壓在 250um 以下。 盡管我國大多數(shù)專業(yè)發(fā)動機(jī)鑄 件生產(chǎn)廠家， 通過技術(shù)改造和技術(shù)引進(jìn)， 達(dá)到了現(xiàn)代生產(chǎn) 條件，但也常出現(xiàn)達(dá)不到上述材質(zhì)要求方面的缺陷。 6.1 原因 6.1.1 鐵液熔煉溫度偏低 ,過冷度小，使得后續(xù)的孕育強(qiáng)化效果差。 6.1.2爐料（金屬爐料與非金屬爐料 ）質(zhì)

24、量差 ,微量元素及非金屬夾雜物含量高。 6.1.3 合金化措施不當(dāng)或（或合金元素選擇不當(dāng)，或合金加入量不當(dāng)，或合金化方法不當(dāng)）。 6.1.4孕育措施不當(dāng) （孕育劑成分，孕育劑形態(tài) ,孕育量,孕育方法等 ）。 6.1.5 在保溫爐內(nèi)處置不當(dāng) （如頻繁且大幅度調(diào)整化學(xué)成分， 使鐵液在爐內(nèi)保溫時(shí)間過長， 元素 變化大 ），成份控制精度差。 6.2 對策 6.2.1 提高熔煉溫度提高鐵液的穩(wěn)定性，增加其過冷傾向，消除原材料的遺傳性）；并保證出 鐵溫度大于 1480C，以確初始澆注溫度達(dá)到 1450C，而終了澆注溫度達(dá) 1400C。 6.2.2加強(qiáng)沖天爐控制， 使之爐況穩(wěn)定，從而保證進(jìn)入保溫電爐的鐵液成

25、分穩(wěn)定 （減少成分燒損 的波動 ）這樣可減少電爐內(nèi)成分調(diào)整所需的時(shí)間，以免增加鐵液的收縮傾向和白口傾向。 6.2.3保溫電爐內(nèi)不得已需要增 C 操作時(shí)，一定要選擇吸收率高的增碳劑， 二要保證有充分電 磁攪拌和充分吸收的時(shí)間，否則所取鐵水樣不能反應(yīng)整個(gè)熔體真實(shí)含 C 量，導(dǎo)致實(shí)際碳當(dāng)量 發(fā)生偏差。 6.2.4減少碳當(dāng)量的波動 ,提高成分控制精度，要求 CE0.05%, Si 0.1%。 6.2.5對于形狀復(fù)雜 ,薄壁高強(qiáng)度的缸體，缸蓋類鑄件的鐵液，即要有高強(qiáng)度，也要有良好的鑄 造性能，為此通常其成分設(shè)計(jì)為高強(qiáng)當(dāng)量( 3.9-4.1%)，使其具有良好的鑄造性能，而為了達(dá) 到較高力學(xué)性能則采用低合金

26、化措施。 a 根據(jù)我國資源情況以及多數(shù)企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)與習(xí)慣，多采用 Cr,Cu 等合金元素 .有利于增加并細(xì) 化和穩(wěn)定珠光體，改善石墨狀態(tài)，從而得到較高的力學(xué)性能。 b 合金的加入量必須加以控制。 Cr 是一種促進(jìn)形成并穩(wěn)定珠光體的元素，且能細(xì)化珠光體， 因而能顯著提高灰鑄鐵的強(qiáng)度，然而 Cr 與 C 又有較強(qiáng)的親和力，是一種強(qiáng)碳化物元素，這 就會增加鐵液的白口傾向； 同時(shí) Cr 元素還會降低鑄鐵的共晶凝固溫度， 使鐵液的凝固溫度范 圍擴(kuò)大 ,因此加大了灰鑄鐵的縮松，縮孔傾向，降低鑄件的致密性，這就可能影響Cr 對灰鐵 的強(qiáng)化作用。當(dāng) Cr 是在 0.2-0.3%范圍時(shí)，則能避害趣利。 同樣，CU

27、 也是促進(jìn)穩(wěn)定和細(xì)化珠光體的元素， Cu又是促進(jìn)石墨化的元素，這就可以抵 消 Cr 增大白口傾向的不利影響。 CU 的適宜加入量為 0.4-0.5%。 由此，推薦 Cr與 Cu組合使用，會取得更好的效果，即保證了良好的鑄造性能，又提高 了鑄件的力學(xué)性能。 這里需要指出的是由于 Cr,CU 元素的作用 ,增加珠光體并穩(wěn)定和細(xì)化珠光體成片間距很小 的層片狀組織 ,改善石墨狀態(tài) (呈 A 型 ),分布于大小 ,因此缸體 ,缸蓋在熱交變應(yīng)力作用下抵抗熱 疲勞產(chǎn)生裂 紋的能力也得到提出高 (即具有好的熱穩(wěn)定性 )3 6.2.6采用恰當(dāng)?shù)脑杏幚恚梢蕴岣吒左w，缸蓋鑄件的材質(zhì)強(qiáng)度，特別是提出高其硬度和顯

28、微組織的均勻性，改善厚薄截面的敏感性，使得硬度差在 30HB 以內(nèi)，并具有良好的切削加 工性，這里恰當(dāng)?shù)脑杏幚戆ǎ?a 選用合適的孕育劑，在眾多孕育劑中，含 Ba.Ca.Sr(鍶)等元素的孕育劑，不僅有很好的抗孕 育衰退作用；且具有強(qiáng)烈的石墨化作用，可顯著改善鑄件截面敏感性，避免鑄件在最小壁厚 處的白口傾向，且顯微組織也更加均勻。 b 合適的孕育方法。在包內(nèi)孕育，喂絲孕育，型內(nèi)孕育，隨流孕育等方法中，以隨流孕育為 簡便，最適宜于大批量流水生產(chǎn)，效果也最好。推薦粒度為 0.5-1.0mm，加入量為 0.1-0.2%。 c 需要指出的是，BaSi孕育劑會使鑄件硬度偏低， 可加入微量 Sn(0.

29、04-0.06%)或Sb(銻)(0.02%)， 可稱補(bǔ)硬度偏低的不足。 6.2.7嚴(yán)格控制爐料，標(biāo)準(zhǔn)是 (1)微量元素低； (2)潔凈； (3)嚴(yán)禁混入合金元素。 7 收縮 汽缸體 (汽缸蓋 )鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚差別較大。園弧曲面凸起的厚大部位，大批量水生 產(chǎn)時(shí)，工藝上又不便采取冒口補(bǔ)縮之類的措施，當(dāng)其它工藝處置不當(dāng)時(shí)，這些厚大熱節(jié)處往 往會產(chǎn)生集中收縮，嚴(yán)重時(shí)會產(chǎn)生較深的縮裂缺陷。 7.1 原因 7.1.1 上述部位的根部， 時(shí)有造型充填不緊實(shí)，該部位鑄型硬度 /鋼度不足的情形。當(dāng)鐵液凝固 石墨化膨脹時(shí)，發(fā)生型壁位移。 7.1.2 澆注溫度偏高 7.1.3 鑄液收縮傾向較大 7.2 對策 7

30、.2.1 提高型砂的流動性，控制合適的型砂緊實(shí)率，對氣沖造型或氣流預(yù)緊實(shí)的造型方法，模 型相應(yīng)部位增加排氣塞，采取這些措施后，可提高缺陷發(fā)生部位的鑄型硬度 剛度，使高碳當(dāng) 量鐵液凝固時(shí)不會因?yàn)槭蛎洰a(chǎn)生型壁位移，從而能實(shí)現(xiàn)無冒口自補(bǔ)縮。 7.2.2 在滿足充型要求，不得產(chǎn)生氣孔等缺陷的情況下，切勿盲目提高澆注溫度， (澆注溫度 太高，還會引起跑火漏箱和粒砂等到缺陷) 。 7.2.3 保證鐵液有良好的鑄造成性能，尤其要防止鐵液的白口傾向收縮傾向。 a) 要精確控制碳當(dāng)量( 3.9-4.1%)，低于下限時(shí)，則鐵液的收縮傾向加大，在前述部位出現(xiàn)縮 孔缺陷的可能性就越大。 b) 對高碳當(dāng)量鐵液低合金化處理時(shí)，要控制可能由此引起收縮增大的傾向，一些增大灰鐵白 口傾向，收縮傾向的合金元素， 要嚴(yán)格用量。 如前述 Cr，會降低共晶溫度擴(kuò)大凝固溫度區(qū)間， 其用量不得超過 0.035%等。 c）電爐內(nèi)采用增碳劑調(diào)整碳當(dāng)量 （碳量）時(shí)，一定要有充分吸收增 c 的時(shí)間，否則會出現(xiàn)增碳假 象。這樣的鐵水澆注的產(chǎn)品。往往會出現(xiàn)收縮。 d）要控制原鐵水中非合金化帶來的一些有害元素的含量，如