用高镍-铜铸铁空心型材制作铝活塞耐磨镶圈

率 降低到 ２ ％以下 。 ５
② 离 心铸 造 工 艺 的冷 凝 成形 原 理 决 定 了管 壁
的 中心层 内必然 存在 显 微缩 松 『 而管 坯加 工 后 。 ５ ］ 。 中
心层恰恰 成 为 了镶 圈 的主体 。缩 松组 织降低 了镶 圈
的几乎所 有性 能指 标 。
在 Ｕ型通 道 中与 轻质 的气体 、 浮渣 和其 它 杂质 上下
和 低合 金铸 铁 而言 ， 离 心铸 造方 法 生产 管 坯具 有 用 投 资少 、 产效 率 高等 诸 多 优 点 ， 件 的 内在 质 量 生 铸 也 能满足终 端产 品的基 本要 求 。但是 对于 高合 金铸
铁 ．譬如 含镍 铜 总量 超 过 ２ ％的高合 金铸 铁 来说 ， ０
离心 铸造 似 乎难 以生 产 出理 想 管坯 ， 因为 它 的缺 陷
ｐ ｏ ｌ ｆｃ ｎ ｉ ｕｏ ｓ ｃ ｓｉ ｇ ｒ ｆ ｅ ｏ ｏ ｔｎ ｕ ａ ｔｎ ｉ
许
畅 ’ 徐 昌有
（ １西安理 工 大学
２成都银 河动 力股份 有 限公 司）
［ 要 ］ 直上 引连 续铸 造 的 高镍 一 铸铁 空心型 材 ， 摘 垂 铜 从凝 固成形 原理 上杜 绝 了离心铸 管 难 以
［ 键词 ］ 关 耐磨 镶 圈 铝 活 塞 高镍铸 铁 铸铁 型材
内燃发 动机
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后 在加 工 面上露 头 ，其 中的碳 在浸 铝 时 游离 而 出 ， 夹 杂在 铝一铁 接 合部 位 。 少 了镶 圈 与铝 合 金基 体 减 的有效 粘结 面积 。 必然 降低 了二者 的粘结 强度 。 鉴 于 以上 原 因 ， 文 试验 了用 连续 铸 造方 法 拉 本 制 高镍铜 铸 铁 空心 型材 ， 以此 型材 制作 耐 磨镶 圈的 新工 艺 。按 相关 行业 标 准进 行 的性 能测 试 表 明 ， 连 续 铸 造 的高 镍 铜铸 铁 空心 型材 是 制 作 铝 活 塞 耐磨 镶 圈 的理想管 坯 。
许 畅 徐 昌有 ： 高 镍 一 铸 铁空 心 型 材 制 作 铝 活 塞耐 磨 镶 圈 用 铜
用高镍一 铜铸铁 空心型材 制作铝活塞耐磨镶 圈
Ｍ ａ ｉ ｇ ｗｅ ｒ ｅ ｉｔ ｎ ｎ ｅ ｔｒ ｎ ｏ ｌ ｍ ｉ ｕｍ ｓ ｏ －Ｃｕ ｂ ｓ ｏ ｌ ｗ ｋ ｎ ａ －ｒ ｓｓ ａ ｔｉ ｓ ｒ ｉ ｇ ｆ ｒ ａ ｕ ｎ ｐｉｔ ｎ ｂｙ Ｎｉ－ ａ ｅ ｈ ｌｏ
连 铸 型材 时 ， 水 经过 保 温炉 中 的一个 Ｕ 型通 铁 道 ． 后 进入 水冷 结 晶器 中凝 固成 形 。重 质 的铁 水 最
① 毛坯管壁 的内外层上裹挟有较 多气孔 、 砂
眼 、 渣等 缺 陷 ， 厚 达 到 ４ ６ ｍ， 要 车 削掉 ， 夹 层 ～ｍ 需 管 坯 两端 ２ — ０ ｍ 的头 部也 须切去 ， ０ ３ｒ ａ 材料 的最 终利用
提 高耐 磨 镶 圈 的 机 械物 理性 能 以及 与 铝 活 塞
基 体 问的粘 结 强度 ， 专业 工作 者 长 期 以来 所追 求 是 的 目标【 ．， 用 离 心 铸 造 方 法 浇 Biblioteka Baidu 的高 镍 一 管 ｌ ４而 一１ 铜
坯 一直是 制作此 种镶 圈 的不 二选 择 。对 于普通 铸铁
显 而易见 ：
１ 垂 直 上 引连 续 铸 造铸 铁 空心 型 材
铸 铁 空心 型材 连续 铸 造 技术 是将 水 平 连铸 、 低 压铸 造 和 晶体 生长 直拉 法 的特 点融 合 一 体 ， 垂直 安 装 结 晶器 于保 温炉 上 ， 让结 晶器 和重 力 在三 维 方 向 上 约 束熔 体 ， 使 之 冷 凝 成形 。 利 用 熔 体单 向凝 并 再 固 的时 间差 ， 专用 的垂直 上 引连 续拉 拔 机 构牵 引 在 下 ． 现空 心型材 的连续 制备 。 实
④ 铸态组 织 中 的片状 石墨 ． 一部分 将 于车 削 有
内 燃 机 与 配 件
２１ ０ ０年第 ５期
缺陷 。这是其 具有高 致密 特征 的根本原 因 连 铸 型材具 有 高强 韧性 的原 因在 于 ： 铁水 在 结 晶器 中 的冷却 速度 是砂 铸 的 ３ ０倍 左右 ． 是离 心 铸 造 的 ４ ５倍 。如此 强烈 的冷却 速度提 供 了强大 的相 — 变 动 力和形 核 率 ，使得 所 获铸 态组 织 极其 细 密 ， 远 非 砂铸 和 离心 铸造所 比。金 相 观察 表 明 ， 同样 截 在
不 会 出现气孔 、 眼 、 渣等缺 陷 。铁 水在结 晶器 内 砂 夹 的凝 固从 内套 内壁开 始 ． 由外 而 内 进 行 ， 柱 心 部 液
的铁 水 持 续 不 断地 补 充 着 管 壳 冷 凝 所 引致 的体 积
收缩 ． 因而不会 存在 组织缩 松缺 陷 。由此 而 知 ， 连铸 空 心 型 材 从 成形 原 理 上 就 杜 绝 了 传 统铸 造 的诸 多
量 ６ ｍ ａ ｒ
按 此管坯 车 削镶 圈 ，以镶 圈径 向厚度 １ｒｍ计 ２ ａ
算， 材料 利用 率 可 以达 到 ６ ％以上 。大 大 高于离 心 ０ 铸管 ２ ％以下的利 用率指 标 。 ５
分离 ， 只有 纯 净 的铁 水 才 能 进 入结 晶器 ， 型材 内 故
③ 在离心力作用下 ， 高合金铁水中的重质元素
被 甩 至外 壁 ， 轻 质元 素 —— 碳 、 、 、 等 则 偏 而 硫 磷 硼
聚 于 内壁 ，致 使 管壁 径 向上 化 学 成 分 呈 现 梯 度 分 布， 从而 其机械 物理 性能 内外 不均匀 问 。
避免 的铸 造缺 陷， 具备 “ 高致 密、 近终 形 、 强韧 兼备 ” 的特 点 。用此 合金铸 铁 型材 制作 铝 活塞耐 磨镶
圈 ， 机械 和 物理 性 能较 离心 铸 管优 良， 别是抗 弯强度 和 与铝 合金 基 体 间的粘 结 强度 有 ３％以 其 特 ０
上提升 ， 其原 因是 Ｄ、 Ｅ型石 墨减 少 了粘结 强度的 降低 。