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  小雙運 2016-03-29 00:00:00

  中小型乘用車發(fā)動機灰鑄鐵汽缸體（汽缸蓋）常見缺陷與對策淺析概 述 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)達國家同步推出面世，與之相適應(yīng)的汽車發(fā)運機制造業(yè)也得到了迅猛發(fā)展，其中發(fā)動機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)動機日益提高的要求。 以中小型 乘用發(fā)動機主要鑄件汽缸體（汽缸蓋）生產(chǎn)為例，眾多汽車發(fā)動機鑄造企業(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)動機均為高強度薄壁鐵件。許多廠家為滿足高強度薄壁鑄鐵件的工藝要求，紛紛引進先進的工藝技術(shù)裝備，如GX混砂機，高壓造型線，高度自動化的制芯ZX，QL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。相當一部分企業(yè)還在產(chǎn)品開發(fā)方面應(yīng)用了計算機模式擬技術(shù)?？梢院敛豢鋸埖卣f，就硬件配件而言，我國發(fā)動機鑄造水平絲毫不亞于當今世界上工業(yè)發(fā)達國家，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)該承認，在發(fā)動機鑄造企業(yè)的經(jīng)濟效益與產(chǎn)品質(zhì)量以及鑄件所能達到的技術(shù)要求方面，我們與世界發(fā)達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)達國家差距，發(fā)揮引進設(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Z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。嚴重時由于型 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，水套砂芯工藝不當(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，使?jié)沧r鐵水鉆入排氣通道而堵死排氣道；砂芯砂粒偏細，透氣不良；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，涂料的屏蔽性差……).經(jīng)驗證明，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;鐵液未充分除渣，澆注時未擋渣，由此引起渣氣孔。 1.1.7澆注時未及時引火 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?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1.5~1.8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，這樣鐵液充型時比較平穩(wěn)，不會充擊鑄型或產(chǎn)生飛測或卷入氣體.而澆注系統(tǒng)的截面大小以8~10kg/S的澆注速度來計算較為適宜。 1.2.3鐵液的熔煉溫度應(yīng)不低于1500°C，而手工澆注時末箱的澆注溫度應(yīng)控制在1400°C左右(視鑄件大小與壁厚可適當調(diào)整).Z好能采用自動工澆注，澆注溫度誤差應(yīng)在20°C以內(nèi)。 1.2.4一個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%，其實的緊實率應(yīng)在36～42之間，而濕壓強度應(yīng)達180～220kpa(均指在造型機處取樣檢測).為達這些指標，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，澆注時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（當心部芯砂固化不良時易將孔網(wǎng)堵塞）。 c、對砂芯砂性能要綜合考慮，不能片面追求強度。當強度太高時，勢必要增大樹脂用量，從面使芯砂發(fā)氣量太高；而當水套芯的結(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，就要求砂芯有較高的強度，即使發(fā)氣量大些也無防。 d、當水套芯有排氣孔網(wǎng)時，涂料要有較好的屏蔽性；當水套芯截面不便設(shè)置排氣孔網(wǎng)時，涂料要有較好的透氣性，這時砂的粒度也應(yīng)更粗些。 e、當水套芯布有排氣孔網(wǎng)時，且使用屏蔽性涂料時，在浸涂時要防止涂料液進入排氣孔網(wǎng)，更要注意封火措施（可使用封火墊片材料），以免澆注時鐵水進入排氣孔網(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)計不合理。 2.1.2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。 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； 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間長，容易使型砂爆裂，嚴重時會造成片狀脫落。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，這時可在直澆口與橫澆口搭接處設(shè)置過濾器（Z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，以降低鐵液進入型腔時的流速與沖擊，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度，水份及緊實率則會提高，使型砂發(fā)脆。 b、澆注時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?shù)腶-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?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，需要強調(diào)的是，砂芯上涂不能太厚，優(yōu)其是當工藝要求個別砂芯的個別部位或全部兩次浸滲涂料時，涂料不能太厚，且須等diyi次上涂料干燥到一定程度后才能上涂第二次，否則澆注時過厚的涂料會爆裂而形成夾砂（渣）。 3 脈紋（飛翔） 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)，或是進排氣道內(nèi)，由于澆注時高溫鐵液的作用，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)致鑄件形成飛翔狀凸起的缺陷，即"脈紋"。脈紋一旦出現(xiàn)，難以清理，當水套腔內(nèi)有脈紋時，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)動機的冷卻效果，甚會引起"燒缸"，"拉缸"嚴重后果；當氣道內(nèi)出現(xiàn)脈紋時，會影響氣道渦流特性，Z終影響發(fā)動機的整機工作性能。 生產(chǎn)實殘證明，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理）。顯然應(yīng)采取以下措施； 3.2.1 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；同時采用較快的澆注速度，以避免砂芯長時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，進排氣道芯)的芯砂原砂預(yù)先進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，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)，diyi它們的膨脹率極小，第二其導(dǎo)熱性能好，使鐵液結(jié)殼時間早于砂芯相變膨脹開裂時間。 3.2.4 提高砂芯材料的韌性和高溫強度。 3.2.5 使用強度、韌性優(yōu)良，且導(dǎo)熱性能極好的燒結(jié)型涂料，以增強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)動機對清潔度的要求非常苛刻，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，為數(shù)克(g)以內(nèi)，許多企業(yè)盡管采取了二次拋丸、QL拋丸，甚至引進了先進的拋丸設(shè)備，如鼠籠或機械手拋丸，要完全達到內(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 清潔度達不到要求，從根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，因為出砂孔眼少而小，鐵丸所能投射進去的量有限，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；砂芯表面粗糙；粘膜等。 4.1.2 施涂不當，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QL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)置排氣塞并加以維護使其暢通；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；涂料要有較強的滲透性；涂料要有一定的厚度(一般要達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QL機械拋丸的方式，其形式有鼠籠拋丸，機械手夾持拋丸等。對這類拋丸設(shè)備，要維護達到額外電流值，要調(diào)整Z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Z佳入射角度時適當延長拋射時間。 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，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QL拋丸以外，還針對水道腔或油道腔進行噴丸清理。這種方式對提高內(nèi)腔清潔度Z有效，所能達到的清潔度水平Z高，但目前僅有此類通用單機產(chǎn)品，尚需人工握持噴丸頭伸進密封的工作室對準有關(guān)砂孔噴射，勞動強度大，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（水壓/氣壓）時的滲漏現(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 5.1.1 原因 (1) 砂芯在修芯時未清除飛邊、毛刺，或砂芯上有松散粘附的大小不一的砂粒、砂團未清除干凈，致使?jié)沧r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) 認真清除砂芯的飛邊毛刺，并清除坭芯上附著的砂粒砂團，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。 (3) 直澆道設(shè)置GX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。Si/C過高，石墨片粗大，組織疏松。 （2）孕育過量，致使共晶團數(shù)量過多，微晶間隙難以補縮致密。 5.2.2 對策 （1） 在規(guī)定的碳當量保持不變的前提下，限制Si/C在0.5~0.6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，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)生過多數(shù)量的共晶團. （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.有報道稱，含pb量達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，嚴格控制. 6材質(zhì)性能方面的缺陷 縱觀國內(nèi)外發(fā)動機技術(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重量，達到降低油耗的目的，目前發(fā)動機單位功率的缸體缸蓋重量達到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.概括起來說，主要為: a干型單鑄試棒的抗拉強度qb≥250Mpa，指定本體部位的抗拉強度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鑄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Z大長度液壓在250um以下。 盡管我國大多數(shù)專業(yè)發(fā)動機鑄 件生產(chǎn)廠家，通過技術(shù)改造和技術(shù)引進，達到了現(xiàn)代生產(chǎn)條件，但也常出現(xiàn)達不到上述材質(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)的孕育強化效果差. 6.1.2爐料(金屬爐料與非金屬爐料)質(zhì)量差，微量元素及非金屬夾雜物含量高. 6.1.3合金化措施不當或（或合金元素選擇不當，或合金加入量不當，或合金化方法不當). 6.1.4孕育措施不當(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(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1480°C，以確初始澆注溫度達到1450°C，而終了澆注溫度達1400°C. 6.2.2加強沖天爐控制，使之爐況穩(wěn)定，從而保證進入保溫電爐的鐵液成分穩(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，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間，否則所取鐵水樣不能反應(yīng)整個熔體真實含C量，導(dǎo)致實際碳當量發(fā)生偏差. 6.2.4減少碳當量的波動，提高成分控制精度，要求△CE≤0.05%，△Si≤0.1%。 6.2.5對于形狀復(fù)雜，薄壁高強度的缸體，缸蓋類鑄件的鐵液，即要有高強度，也要有良好的鑄造性能，為此通常其成分設(shè)計為高強當量（3.9-4.1%）.使其具有良好的鑄造性能，而為了達到較高力學(xué)性能則采用低合金化措施. a根據(jù)我國資源情況以及多數(shù)企業(yè)的經(jīng)驗與習(xí)慣，多采用Cr，Cu等合金元素.有利于增加并細化和穩(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是一種促進形成并穩(wěn)定珠光體的元素，且能細化珠光體，因而能顯著提高灰鑄鐵的強度，然而Cr與C又有較強的親和力，是一種強碳化物元素，這就會增加鐵液的白口傾向;同時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對灰鐵的強化作用.當Cr是在0.2-0.3%范圍時，則能避害趣利. 同樣，CU也是促進穩(wěn)定和細化珠光體的元素，Cu又是促進石墨化的元素，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?shù)脑杏幚?，可以提高缸體，缸蓋鑄件的材質(zhì)強度，特別是提出高其硬度和顯微組織的均勻性，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?shù)脑杏幚戆? 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，且具有強烈的石墨化作用，可顯著改善鑄件截面敏感性，避免鑄件在Z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，Z適宜于大批量流水生產(chǎn)，效果也Z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(0.04-0.06%)或Sb(銻)(0.02%)，可稱補硬度偏低的不足. 6.2.7嚴格控制爐料，標準是(1)微量元素低;(2)潔凈;(3)嚴禁混入合金元素. 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，工藝上又不便采取冒口補縮之類的措施，當其它工藝處置不當時，這些厚大熱節(jié)處往往會產(chǎn)生集中收縮，嚴重時會產(chǎn)生較深的縮裂缺陷. 7.1原因 7.1.1上述部位的根部，時有造型 充填不緊實，該部位鑄型 硬度/鋼度不足的情形.當鐵液凝固石墨化膨脹時，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 7.2.1提高型砂的流動性，控制合適的型砂緊實率，對氣沖造型 或氣流預(yù)緊實的造型方法，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，使高碳當量鐵液凝固時不會因為石墨化膨脹產(chǎn)生型 壁位移，從而能實現(xiàn)無冒口自補縮. 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)要精確控制碳當量（3.9-4.1%），低于下限時，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)對高碳當量鐵液低合金化處理時，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，要嚴格用量.如前述Cr，會降低共晶溫度擴大凝固溫度區(qū)間，其用量不得超過0.035%等. c)電爐內(nèi)采用增碳劑調(diào)整碳當量(碳量)時，一定要有充分吸收增c的時間，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P，Ti，V等到也會增加鐵液的收縮傾向. 8加工性能 切削加工性能差是我國發(fā)動機鑄件普遍存在一個問題，也是與國外鑄件質(zhì)量Z在的差距所在.即使國產(chǎn)鑄件與進口KD件的化學(xué)成份，基體金相組織乃至硬度值相近，但國產(chǎn)鑄件的切削加工性能仍遠不及進口KD件，有時刀具消耗相差一倍以上. 8.1原因 8.1.1來自原材料的微量元素的影響 a，鐵中微量元素超標，如Ti，V，pb，Be，B等，這些微元素含量較高時，有的呈游離碳化物，氮化物等硬質(zhì)點形式存在(碳化鈦，氮化鈦等)，有的使硬質(zhì)相索氏體數(shù)量明顯增加(如V等). b，廢鐵中混入合金鋼(如Ti，V等)，或使用了帶有鍍層的廢鐵。如鍍Pb廢鋼板。 C，有的元素（如pb，Be）增加鑄件的白口傾向。 8.1.2熔煉工藝不當，如在電爐中熔煉時間過長，鐵液白口化傾向加大. 8.1.3孕育等工藝不當，即所選用的孕育劑或孕育工藝未能消除鑄件斷面的敏感性，尤其未能消除5mm薄壁處的顯微組織硬質(zhì)相. 8.2對策 8.2.1選用恰當?shù)纳F，控制生鐵中微量元素的含量，Ti<.05%，V≤0.01%，采用低碳鋼廢鋼，嚴禁廢鋼中混入合金鋼. 8.2.2避免合金化過程中產(chǎn)生過多的且分布不均勻的硬質(zhì)相顯微組織.通常為保證良好的鑄造性能和達成 到較高的力學(xué)性能，一般都采用高碳當量輔以合金化措施.合金化的目的是增加珠光體量，并細化和穩(wěn)定珠光體，但要避免產(chǎn)生白口化傾向，避免產(chǎn)生偏析，避免硬質(zhì)相顯微組織出現(xiàn)，這就合理選擇并組合合金化元素.并Z好采用孕育方式加入. 8.2.3改善切削加工性能十分重要的一環(huán)是;采取有效的孕育工藝.一般選用含Ca，Ba的孕育劑要優(yōu)于傳統(tǒng)的75SiFe孕育劑，二是采用隨流孕育處理，這樣的孕育工藝可獲得均勻的組織以及均勻的顯微硬度，尤其是對壁厚差較大的汽缸體(汽缸蓋)鑄件，其Z小壁厚5mm處的顯微組織與性能更趨均勻. 以上是根據(jù)我國鑄造企業(yè)近年來取得較大技術(shù)進步，鑄造材料供應(yīng)也有較大改觀，總體水平有了較大提出升的情況，對中小型乘用車發(fā)動機灰鑄鐵汽缸體(汽缸蓋)鑄件生產(chǎn)中常見的，較為普遍遇到的鑄造缺陷及其對策所作的一個膚淺的分析，由于技術(shù)進步，一些不常見到，不常發(fā)生或是所占比例很小的鑄造缺陷，如機械損傷，尺寸偏差，粒砂等，這里不再涉及.

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