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球墨铸铁发动机缸体铸造概况及纳米技术应用

日期：2023-08-30 16:06点击：次
一、发动机缸体铸造概况 发动机是汽车的心脏，而缸体是发动机中重量重、复杂程度高、生产难度大的一个关键零件。如今，根据发动机结构紧凑、轻量化的设计要求，缸体不仅要有好

一、发动机缸体铸造概况

发动机是汽车的“心脏”，而缸体是发动机中重量重、复杂程度高、生产难度大的一个关键零件。如今，根据发动机结构紧凑、轻量化的设计要求，缸体不仅要有好的内在质量以提高其寿命，还要好的外在质量，包括尺寸精度、形位公差、光洁度以及加工性能等。对于整体式发动机缸体，要求缸筒要有较高的，还要耐压、蚀。康明斯发动机缸体，不仅水泵壳，连机油泵壳、机油散热器壳都与缸体铸为一体。为了提高发动机功率，降低油耗，从技术和工艺上采取各种措施提高材质性能以减薄铸件壁厚，减轻铸件乃至整机重量，如今一般中小型发动机缸体的璧厚在3.5~4.5mm之间，壁厚处已不足3mm。要铸造出这样薄壁、、具有复杂内腔的铸件，就对我国的铸造技术提出了的要求，不仅要求材质，均匀性好，而且对铸件尺寸精度和表面粗糙度的要求也严格。
在发动机缸体铸件的质量、生产技术和工装水平方面，我国与存在较大的差距：如尺寸精度，一般可达到ISO6~8级，国内较好的汽车、内燃机厂为ISO8~10级。表面粗糙度铸件一般为Ra12.5~50μm，国内一般厂为Ra25~100μm，如今，很多型号的发动机缸体和车身都采用了铝合金铸造，而我国大部分采用高牌号的灰铸铁铸造，车身架采用的是球墨铸铁铸造。
如今，随着铝质发动机缸体的增多，发动机缸体的铸造方法扩展了许多，如的湿型粘土砂有箱高压造型卧式浇注法；压力铸造、中压铸造、低压铸造都可以用来生产铝合金缸体；金属型铸造可以生产简单的铝缸体；Cosworth法采用冷芯盒砂芯组芯造型，用于生产复杂薄壁铝合金铸件；消失模铸造采用干砂造型，可以生产薄壁、无拔模斜度的复杂铸件；树脂砂型铸造等。
二、纳米技术在球墨铸铁件中的应用
纳米技术是近些年发展起来的一种微粒尺寸在1~100nm之间的材料。由于纳米材料具有良好的及抗高温性能，因此在表面处理中已成为一种新途径。但因受纳米材料成本之约束，目前能运用于实际生产的主要是纳米复合涂层处理。所谓纳米复合涂层处理，是指在零件表面涂覆一层含有纳米材料的复合涂层(在纳米复合涂层中除纳米材料外还有其他相存在)，这种复合镀层具有的和自润滑性，此外还具有高热稳定性和蚀性，并且因为涂层为多层复合，因此涂层与基体结合力及涂层的韧性非常高，大幅提高了零件的疲劳抗力，使零件的使用寿命大幅延长。
试验证明，如果将这种纳米复合涂层涂覆在球墨铸件表面，能使球墨铸铁件表面具有纳米材料的优异特性及复合涂层的综合力学性能。当然，尽管纳米复合涂层技术在实验阶段已取得不少成果，但目前能够实现商业化的纳米复合涂层技术主要还是添加性的纳米复合涂层技术。目前添加的纳米颗粒主要有纳米氧化物、纳米碳化物、纳米氮化物以及纳米金属和纳米合金，具体添加那种纳米颗粒应视球墨铸铁件表面要求的力学性能而定。