缸體、缸蓋是汽車中尺寸大、形狀夏雜、技術要求高的零件,缸休、缸蓋鑄件的質量綜合地反映了鑄造廠的工藝技術水平、管理水平和人員素質?，F(xiàn)在汽車設計上力求降低單位功率重量,降低燃油消耗,提高使用的經(jīng)濟性,因此,缸體、缸蓋等鑄件在保證強度、剛度的前提下,力求減小壁厚,降低重量。與此同時,對這類鑄件相應地在尺寸精度、表面粗糙度、內腔清潔度、材料性能、內在質量、材料均勻性與尺寸穩(wěn)定性等方面提出一系列的要求。
    對照國外各廠家的缸體、缸蓋技術條件,化學成分中常規(guī)五元素的含量范圍差別不大,,。從產(chǎn)品技術條件上看,化學成分的范圍比較寬,但各個廠實際生產(chǎn)中往往根據(jù)自己的生產(chǎn)條件和用戶的要求來選定更窄的成分范圍,以確保鑄件的質量和性能,不能指望按照技術標準中規(guī)定的成分便能穩(wěn)定生產(chǎn)出合格的鑄件。

60年代以前普遍采用相當于牌號HT200生產(chǎn)缸體和缸蓋,現(xiàn)在則廣泛采用相當于HT250牌號。提高牌號首先要求嚴格控制化學成分,尤其是碳、硅含量。英國鑄造廠生產(chǎn)缸體、缸蓋時,鑄鐵的含碳量偏差控制在士0.06%范圍內,含硅量的偏差控制在士0.08%范圍內。二汽生產(chǎn)6100缸體,為使材質牌號穩(wěn)定達到HT250,要求控制碳3.20%-3.35%,硅1.9%~2.2%,碳當量3.85%~4.05%。若碳當量低于3.85%,收縮傾向扭加,缸休滲漏率增加,若碳當量高于4.05%,則機械性能難以穩(wěn)定達到牌號要求。缸體、缸蓋的金相組織均毫無例外地要求以A型石墨為主,要求基體的珠光體量在95%以上,對于缸筒部份尤其必須達到規(guī)定的要求。為了保證基體盡可能高的珠光體量,硅含量不宜過高,國內外生產(chǎn)缸體一般控制在0.6%~0.7%之間。磷對縮松的影響是很敏感的,盡管國內外缸體、缸蓋技術條件普遍規(guī)定磷的含量允許達到0.12%~0.15%,但實際上許多廠家在生產(chǎn)中對磷含量都有嚴格的限制。長期累計起來的統(tǒng)計資料表明,鑄件不致密總是與高含磷量相聯(lián)系的。近年來國外隨著大量使用廢鋼作爐料,缸體、缸蓋的含磷量已大大降低,一般控制在0.10%以下,但即使在這樣的范圍之內,鑄件含磷量處于上限或下限,其致密性的差別還是明顯的。低含磷量也有其不利的一面,當磷<0.05%時鑄件表面就會產(chǎn)生飛翅和粘砂,這種缺陷隨著含磷量的增加而逐漸減輕。但是對缸體、缸蓋這類鑄件來說,關鍵問題是提高致密性,降低滲漏廢品率,因此磷應嚴格控制。英國鑄造廠磷規(guī)定為0.05%~0.06%,西德大眾鑄造廠與我國二汽鑄造一廠生產(chǎn)缸體、缸蓋時均要求磷含量小于0.08%。SI,C以往認為硫是鋼鐵中的有害元素,希望含量越低越好,但近年來各國的研究已得出一致結論,當鐵水中含硫量低于0.04%時,用普通硅鐵孕育時效果較差,孕育衰退較快。

各國十分重視鑄鐵中微量有害元素的控制。灰鑄鐵件中Si的能使石墨組織惡化,大大降低其機械性能。的研究指出,灰鑄鐵中哪怕只含對機械性能的有害影響就會顯示出來西德大眾缸體要求鎮(zhèn)。也是必須控制的,過量的使鑄件出現(xiàn)針孔缺陷,金相組織有過量鐵素體,機械性能不合格。認為,鐵水中含量超過就有出現(xiàn)針孔的危險。當鑄鐵含氮量為一寫時,氮可使片狀石墨的尖端鈍化并促成珠光體基體,使機械性能提高,但當含氮量超過時,則促進形成裂紋狀缺陷。為了限制鑄鐵中的含氮量,要求對生產(chǎn)缸體、缸蓋型芯的樹脂砂含氮量進行控制,要求芯砂中含氮量低于巧。

在缸體、缸蓋的生產(chǎn)中,國外十分重視澆注溫度的控制。認為,對大多數(shù)缸體、缸蓋來說,宜的澆注溫度為1390-1420℃。若澆注溫度太高,則鐵水收縮增加,促使鑄件內部產(chǎn)生縮孔與縮松。澆注溫度太低時,鑄件會產(chǎn)生氣孔缺陷。

為了保證生產(chǎn)中能穩(wěn)定地獲得要求的化學成分和鐵水溫度,國外汽車鑄造廠普遍采用雙聯(lián)熔煉。熔化鑄鐵多數(shù)用沖天爐,少數(shù)用電弧爐或無芯感應電爐。沖天爐熔化的鐵水比電爐鐵水有較小的激冷傾向和收縮傾向,用沖天爐鐵水生產(chǎn)缸體、缸蓋,更容易得到金相組織合乎要求,組織與性能均勻的健全鑄件。鐵水保溫爐普遍采用大型有芯槽式工頻爐。

對于缸體、缸蓋來說,孕育處理是十分重要的環(huán)節(jié)。孕育是消除白口,改善加工性能,細化共晶團,獲得型石墨,使石墨細化及分布均勻,改善基體組織,提高機械性能,減小斷面敏感性的重要工藝措施。孕育也有副作用。細化共晶團的結果常常導致縮松的增加,由于孕育劑中含有鋁,孕育量過高也會因一一鐵水中含鋁量增加而產(chǎn)生針孔缺陷。孕育提高鑄鐵的成核程度,增加共晶團的數(shù)目,導致凝固過程中作用在鑄型上的膨脹力增大,其結果可能使鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松因此在缸體、缸蓋生產(chǎn)中特別要注意控制孕育量。

提高缸體、缸蓋鑄件的尺寸精度,減小啥厚,減輕重量,是國外的共同趨勢。

提高鑄件精度涉及原輔材料、模具工裝、設計、工藝、管理及人員素質等各個方面。提高鑄件精度,首先要保證鑄型的緊實度。如果鑄型緊實不夠,剛度不足,它將經(jīng)受不住鐵水的靜壓力以及由于石墨析出體積增加而引起的膨脹力的作用,從而導致鑄件超過要求尺寸。國內外普遍采用高壓造型來生產(chǎn)缸體和缸蓋,通常鑄型剛度可得到保證,但型砂性能必須與之相適應。型砂水分需要嚴格控制。因為高水分例如超過會導致鑄型不緊實。型砂破碎指數(shù)太高例如指數(shù)達到,韌性太高,也難以緊實。英國工廠生產(chǎn)缸體、缸蓋的高壓型砂的性能指標一般為濕壓強度一,破碎指數(shù)一,水分一,粘土含量一,緊實率朽。每次配砂時,新鮮膨潤土的加人量一般不超過,煤粉不超過,新砂加人量為,淀粉加人量為片。

提高模具工裝的設計與制造精度也是至關奮要的。德國、日本、西班牙等都有專門設釗創(chuàng)造缸體、缸蓋等工裝模具的專業(yè)工廠,這些家積累了各種大小缸體、缸蓋采用不同型芯鑄造時的收縮和變形數(shù)據(jù),用以指導模具的設計和制造。為了提高模具的耐磨性和改善粗糙度,模具需經(jīng)時效處理,加工后表面鍍鎳或鍍鉻拋光。國外模具制造精度達到士,表面粗糙度林。相比之下,國內模具制造精度只能達到土,為一卜。為了達到高精度要求,國外廣泛使用仿形銑、座標銼、數(shù)顯銑床和數(shù)顯電火花加工機床加工,其裝備遠好于國內的工模具車間。

砂箱、型板要求定期檢查,英國工廠要求定位銷和定位襯套磨損超過時就要換掉。

在世界鑄件市場上,復雜程度不同的鑄件的價格差別很大。汽車鑄件中比較簡單的制動鼓鑄件每噸約一美元,而比較復雜的缸體、缸蓋鑄件每噸在美元以上。目前,我國汽車鑄件的出口基本上還局限于比較簡單的鑄件,而復雜的缸體、缸蓋鑄件還難以打人國際市場,甚至某些引進的汽車發(fā)動機在國內制造時還要從國外以高價購買缸體、缸蓋鑄件,如果我們國內生產(chǎn)的缸體、缸蓋鑄件能夠取代國外產(chǎn)品,并返銷國外,其經(jīng)濟效益是十分顯著的