試析柴油機(jī)缸套內(nèi)孔加工余量的控制

1、試析柴油機(jī)缸套內(nèi)孔加工余量的控制試析柴油機(jī)缸套內(nèi)孔加工余量的控制摘要：在離心鑄造柴油機(jī)缸套加工過程當(dāng)中，由于內(nèi)孔分層組織過厚會(huì)導(dǎo)致加工中產(chǎn)生余量不足的情況，缸套內(nèi)孔表面在加工以后還會(huì)存在類似于“云斑”一樣的缺陷。本文在分析各種對(duì)該缺陷的影響因素的基礎(chǔ)之上，采用了幾種有效措施來控制柴油機(jī)缸套內(nèi)孔的加工余量，取得了明顯的效果，滿足了當(dāng)前柴油機(jī)缸套的使用性能要求和技術(shù)要求。關(guān)鍵詞：柴油機(jī)缸套內(nèi)孔加工余量控制由于離心澆注鑄件的結(jié)晶特點(diǎn)，在離心鑄

2、造缸套的生產(chǎn)過程中就會(huì)在缸套內(nèi)層生成一類結(jié)晶異常的顯微組織，形成異常分層結(jié)晶組織和化學(xué)成分的偏析，如果在缸套的內(nèi)孔加工余量中不將這些結(jié)晶異常的分層組織去除的話，在離心鑄造缸套加工以后就會(huì)因?yàn)檫@種結(jié)晶異常的顯微組織而在缸套內(nèi)孔形成偏析或者云斑等類型的鑄造缺陷，這樣不僅嚴(yán)重破壞了缸套壁厚組織的均勻性和連續(xù)性，還大大降低了離心鑄造柴油機(jī)缸套的使用性能。在離心鑄造合金耐磨鑄鐵中這樣結(jié)晶異常的分層組織會(huì)表現(xiàn)的特別嚴(yán)重和明顯。因此，選擇合適的鑄造工

3、藝參數(shù)的在離心鑄造柴油機(jī)缸套加工過程當(dāng)中顯得尤為重要。如果鑄造工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，則會(huì)加厚離心鑄造柴油機(jī)缸套內(nèi)孔異常結(jié)晶組織，這樣加工過后就得不到組織均勻的高品質(zhì)柴油機(jī)缸套。在離心鑄造缸套的生產(chǎn)過程中通常會(huì)采用通過調(diào)節(jié)澆注速度、冷卻速度、鑄模砂襯厚度、澆注溫度、孕育溫度以及加工余量的選擇等孕育方法和工藝參數(shù)，來降低離心鑄造柴油機(jī)缸套內(nèi)孔異常結(jié)晶組織厚度，控制柴油機(jī)缸套內(nèi)孔加工余量來將缸套基體組織的等級(jí)提高，獲得品質(zhì)更高的柴油機(jī)缸套。一、柴

4、油機(jī)氣缸套初期生產(chǎn)條件及工藝參數(shù)一、柴油機(jī)氣缸套初期生產(chǎn)條件及工藝參數(shù)以CuCrMo合金和VCu合金耐磨鑄鐵材質(zhì)柴油機(jī)氣缸套生產(chǎn)加工為例，其生產(chǎn)技術(shù)要求細(xì)小片狀珠光體本體金相組織，A型石墨分布均勻，鐵素體體積分?jǐn)?shù)要不大于3%，本體取樣力學(xué)性能要求要至少220HB的硬度，至少260MPa的抗拉強(qiáng)度。合金耐磨鑄鐵材質(zhì)柴油機(jī)氣缸套內(nèi)孔加工后的直徑范圍要控制在200mm~410mm之內(nèi)，離心澆注鑄件的質(zhì)量控制在150kg~1060kg之間，缸套

5、鑄件壁厚最小值應(yīng)當(dāng)控制在40mm~60mm之間，缸套鑄件壁厚最大值應(yīng)當(dāng)控制在60mm~100mm之間。熔煉爐選取的是酸性爐襯的3t無芯工頻爐，選取四輥輪臥式離心澆注機(jī)來進(jìn)行離心澆注，內(nèi)澆口選取雨淋式。將砂襯厚度控制在15mm~18mm之間，控制缸套外表面加工余量范圍為5mm~7mm之間，控制缸套內(nèi)孔加工余量20mm~30mm之間，這個(gè)范圍隨著缸套質(zhì)量和內(nèi)徑的增大而增大。嚴(yán)格控制柴油機(jī)氣缸套的鑄型轉(zhuǎn)速保持在500rmin~800rmin之

6、間，并且這個(gè)值隨著缸套質(zhì)量和內(nèi)徑的增大而減小。爐前孕育劑選擇SrSi，并將孕育溫度嚴(yán)格控制在1380℃~1400℃之間，澆注溫度控制大約為1330℃，500kg以下的缸套鑄件澆注速度一般控制在10kgmin~15kgmin，500kg以上的缸套鑄件澆注速度一般控制在15kgmin~20kgmin，澆注完成以后，需要連續(xù)噴水來對(duì)鑄型外表面進(jìn)行冷卻，時(shí)長(zhǎng)大約是在20min~30min左右，缸套內(nèi)孔溫度要降至550℃~600℃左右即可，噴水冷

7、卻以后才能進(jìn)行下機(jī)空冷。在柴油機(jī)氣缸套初期生產(chǎn)過程中選取以上的工藝方法和參數(shù)進(jìn)行加工，可能會(huì)有六成到八成以上的缸套內(nèi)孔分層可能會(huì)表現(xiàn)出組織過厚的情況。大型缸套的分層組織厚度在30mm~40mm之間，小型缸套加工后分層組織的厚度在20mm~30mm之間，但是因?yàn)榧庸び嗔康牟蛔?，缸套?nèi)孔加工后還是會(huì)出現(xiàn)有類似于層組織厚度，使柴油機(jī)氣缸套分層組織向柴油機(jī)氣缸套內(nèi)表面推移。（2）澆注溫度為了提高缸套鐵液在鑄型中的過冷度，提高澆注溫度至1380℃

8、以上，來降低缸套分層組織厚度。這樣有利于排出氣體和夾渣，有利于熔化從雨淋澆口掉入鑄型的殘?jiān)傲涟摺比毕荼挥行П苊?。?）澆注速度500kg以下的缸套澆注速度提高到20kgmin~25kgmin；500kg以上的提高到25kgmin~30kgmin。這樣有利于盡快充型鐵液使凝固過程趨向于逐層凝固，建立高的溫度梯度，同時(shí)“亮斑”缺陷被有效避免。（4）砂襯厚度分層組織厚度隨著砂襯厚度的增大而增大，鐵液冷卻速度則相反。但是如果砂襯太薄就不易附

9、著在鑄型上，形成難以脫離的粘連，同時(shí)形成的影響了白口組織缸套的質(zhì)量。將砂襯厚度減小至6mm~15mm，有利于調(diào)整缸套澆注后各部位的均衡凝固，減小分層組織厚度。冷卻速度和鑄型轉(zhuǎn)速適當(dāng)調(diào)整即可，不再贅述。4、生產(chǎn)驗(yàn)證結(jié)果生產(chǎn)驗(yàn)證結(jié)果通過對(duì)柴油機(jī)氣缸套加工工藝改進(jìn)和工藝參數(shù)調(diào)整以后，最終將柴油機(jī)大型缸套加工余量控制在20mm~25mm，小型缸套內(nèi)孔加工余量控制在15mm~18mm。實(shí)際驗(yàn)證結(jié)果表明，基本消除了缸套內(nèi)孔出現(xiàn)的云斑現(xiàn)象，保證了加工

10、后的缸套本體金相組織97%以上的細(xì)片狀珠光體體積分?jǐn)?shù)，大部分呈現(xiàn)出A型石墨形態(tài)，只有少量的缸套呈現(xiàn)B型。將鑄件綜合報(bào)廢率大幅減少，由原來的40%~60%到目前的3%~5%，機(jī)加工成本大幅降低，鑄造半成品合格率大幅提高。缸套本體抗拉強(qiáng)度在260MPa~290MPa，硬度在230~270HB，符合缸套的技術(shù)要求，滿足了缸套的使用性能。結(jié)論結(jié)論通過實(shí)際加工可以發(fā)現(xiàn)，離心澆注柴油機(jī)缸套鑄件特殊的結(jié)晶凝固過程造成了不同的內(nèi)外兩層分成組織，宏觀“云

11、斑”一般都會(huì)出現(xiàn)在加工面位于分層的交界處，這是由于同時(shí)暴露了內(nèi)外兩層分成組織。這種出現(xiàn)“云斑”分層的缸套，由于其缺陷少且外層組織細(xì)密，符合對(duì)金相組織的要求，但是內(nèi)層組織表現(xiàn)出來的缺陷較多，如果將內(nèi)層組織控制在加工余量范圍內(nèi)，通過再加工將其切除，則也可以獲得優(yōu)質(zhì)缸套。離心澆注柴油機(jī)缸套可以通過添加合金元素來增加其分層傾向，減小加工余量也可以通過采取增加鑄型轉(zhuǎn)速、加快外表面冷卻速度、適當(dāng)提高孕育溫度、適當(dāng)提高澆注速度和溫度、加強(qiáng)孕育處理、以