汽车发动机缸体铸造技术分析研究

第44卷第2期时代农机2017年2月V o l.44N o.2TIMES AGRICULTURAL M ACH INERY F e b.2017汽车发动机缸体铸造技术分析研究
刘海红，周欢
(重庆能源职业学院，重庆402260)
摘要:发动机作为汽车的动力之源，发动机质量与性能的好坏直接会影响汽车整体质量以及性能。

而发动机方 面铸造缸体相关技术是决定发动机质量是否达标的关键。

文章阐述对国内外汽车发动机方面缸体铸造这一技术现状的 基础上，展开对缸体相关技术的分析。

关键词：发动机;铸造技术;缸体
中图分类号:TG241 文献标识码：A文章编号:2095-980X(2017)02-0043-02 Analysis and Research on Cylinder Casting Technology of Automobile Engine
LIU Hai-hong，ZHOU Huan
(Chongqing Energy Vocational College,Chongqing 402260,China)
A bstract：The engine as the power source of the car,its quality and performance will directly affect the overall quality and performance of the car.For engine，casting cylinder related technology is the key to determine the quality of engine.The paper elaborates onthe domesticandforeignautomobileengine cylinder block casting on thebasis of the currentsituationoftechnology^ndanalyzes the technology related to cylinder.
Key words：engine;casting technology;cylinder
发动机整个缸体是核心成分。

缸体铸造方面技术直接关 系发动机品质以及性能，一般来说，缸体常选择铸铁与铝合金 作为材质，但当前汽车制造中常使用的是铝合金作为材料。

因为合金种类和结构多具有差异，所以铸造时采用的组织形式 以及工艺装备差异较大，并且在生产期间的难点以及技术点 都不相同。

而且，缸体是一个多芯、壁薄以及复杂的铸件，这对 铸造技术提出了很高要求。

如今，国内在进行缸体铸造期间，常产生大量报废的铸件，所以，对铸造缸体相关技术进行研究 非常重要。

1发动机缸体铸造技术现状
对于发动机进行铸造是一项专业化的生产，生产出来的 产品普遍结构复杂，制造起来难度也非常大，再加上生产期间 有诸多工序，这些需要有较高的工艺设备。

特别是发动机的缸 体以及缸盖，尺寸要精准之外，还要满足内外结构的复杂性。

一定程度上来说，铸造缸体的水平可以直接反映出一个国家 在机械方面的水平以及质量。

(1)国内现状。

虽然国内汽车领域之中铸造出来的缸体与 国外还有一定差距，但是也取得了一定进展，在产品种类方面 基本可以满足行业需求，这使相关铸件对外出口总量也有所 增长。

当前，国内通常都对选择HT250作为缸体材料，在制造 期间，相关企业一直都将高碳以及低合金作为铸造原则，这使 缸体在力学以及防渗漏方面具有较好的性质。

同时为了可以 得到质量过高的体液，相关企业一般都会将感应电炉开展双 联熔炼这一技术。

在型芯制造方面，国内企业通常都会使用冷 芯盒进行型芯制造。

其具有高强度、低膨胀以及溃散性较高的 优点。

在清理方面，因为缸体内部比较复杂，若进行常规处理，
收稿日期=2017-01-17
作者简介：刘海红（1979-)，女，山东鱼台人，硕士研究生，讲师，主要研究方向：汽车技术、汽车材料。

必然达不到预期清洁效果。

因此，为了进行更好的清洁，通常 都会运用机械手进行处理。

如今计算机、PC机等控制技术都 投人到了缸体铸造之中，这推动国内缸体铸造方面技术发展。

(2)国外现状。

国外在进行缸体铸造期间，常将灰铸铁以 及铝合金作为铸造材料。

但是随着环保理念在各国的深人以 及对发动机功率的需求，灰铸铁在各国的使用率不断提升。

国外通常都会将HT250作为缸体材料，而HT300则普遍当作缸 盖铸造的材料。

在缸体造型方面，一般都会使用静压和气冲两 种造型线。

在熔炼铸铁方面，一般都会对炉温度方面要求较 高，这样可以使力学性能更加稳定，金相组织性能更加良好。

在缸体使用的铸芯方面，通常都会使用壳芯以及冷芯盒，其中 含有曲轴箱、端面芯等。

2缸体铸造相关技术分析
现阶段，我国在汽车领域的发展也是十分迅猛，其中国产 化发展节奏逐渐加快，人们对汽车的需求也逐渐加大。

据有关 数据显示，我国汽车约有8000多万辆，这充分说明国内缸体 市场拥有广阔的提升空间。

在这期间，国内企业一定要借鉴国 外在缸体铸造方面的经验，并且在此基础上进行不断创新，不 断进行新型铸造技术方面的研发。

(1)选择适合材料进行缸体铸造。

我国汽车制造期间的缸 体选材一般都是铸铁、蠕铁以及铝合金，如今多数车辆都将灰 铁作为缸体材质，HT250就是其材料牌号。

例如，康明斯B型 车系之中，缸体顶层面的硬度可达（197±7)HB，其中A型石 墨含量超过了 80%■，而B型石墨含量低于10%■，使用的石墨 一般都是4~6的等级长度，基体是细片状的珠光体。

这样一
来，可以将铸铁的成分进行严格控制。

在熔炼期间，可以将硫 元素含量调整为0.05%,将锰元素调整到0.5%~0.7%，然后通 过孕育获得含量为95%的型号为A的石墨，并将硅元素的含 量控制在0.6%左右。

如果缸体的碳含量过低，收缩性就会变
代^
T J l T L
2017年第2期
43
大，很容易出现渗漏现象，而当碳含量过高时，缸体自身的力 学性能就会变差，相应的硬度就会变低。

所以，缸体铸件之中 的碳元素含量在3.05%>~3.50%■之间正为合适。

而且，在缸体铸 造期间加人适量的合金，可以提升缸体的硬度以及强度，其中 合金最佳含量为0.3%左右。

而锡元素可以对碳化物生成产生 阻碍作用，对于珠光体生成十分有利。

但是珠光体过多很容易 造成缸体脆化，所以，锡元素最佳含量为0.1%左右。

此外，在 对缸体铸造期间，必须要将浇住时间以及温度控制好，这样才 可以铸造出最佳缸体。

当前浇住温度一般在1380〜1440丈之 间，而浇住时间通常为16s 左右。

(2)
对造型工艺进行合理改进。

虽然现存的每种造型技术 都可以将缸体铸造出来，但是随着对于缸体技术要求的不断 提升，当前国内外普遍将高压造型用于缸体铸造当中。

高压造
型自身具有许多优点，例如，压力为1M Pa 时，缸体表面的硬 度可以达到80H B 以上。

此外，还必须提升型砂的性能。

由于 混碾常会影响型砂的性能，如果型砂具有的性能不达标，会直 接将产品质量拉低，甚至会造成产品的报废。

在进行材料选取 时，对于型砂性能进行测试非常重要。

现今，有许多缸体铸造 厂都会将一些耐热涂料喷在型砂的表面，还有许多铸造厂会 选取面砂。

铸造厂会对型砂表层添加多道工序，有效的将型砂 表层的缺点减少。

此外，对于砂斗也需要进行相应的改进，在 型砂具有稳定性能的前提下，造型与混制间的距离缩减，可以 保证每次操作结束后，砂斗中不会剩余型砂，进而提升缸体性 能。

(3)
提升缸体铸造精度。

①可以适当基准。

在进行缸体铸
造和加工期间，都需要适当的工艺方面基准面。

由于缸体表层 拥有众多尺寸，而在生产期间每个尺寸都会存在一定偏差，这 就使实物尺寸链与预期差距较大，这种误差从设计层面来说 不能被接受的。

所以，在设计与铸造期间，对外模尺寸以及下 芯位置必须进行严格控制。

②一定要对收缩率进行正确选择。

由于缸体之中铁液成分会对缸体整体铸造产生影响，对收缩机电铵术_________________________
率进行正确选择十分重要。

对于高压造型而言，高度方向可以
选择1%，长度方向可以选择0.8%。

③将工装制造方面的精度 提升上来。

以往在进行缸体铸造时，一般都采用手工加工以及 普通机床加工，而现在则都会运用数控形式的銃床来进行铸 造，这样可以将精度替身到0.03mm 。

④就是进行适当的水套 芯选择，适当的水套芯可以确保缸筒厚度均匀，进而提升缸体 铸造精度。

(4)对型芯进行精确制作。

冷、热芯盒相关工艺都是将树 脂砂作为材料制造而成的。

铸造工厂为了将砂芯的棱角制造
的更加清晰，必须要保证砂芯具有的紧实性，这样可以使得芯
盒表面气体的排除速度比进人速度大。

同时，技术人员还要时
常清洁芯盒表面，特别是对毛刺的清理，以此来保证芯盒表面 不会出现结疤或者粗糙现象，进而避免影响型芯的质量。

对于 水套芯来说，可以在其内部通过钻孔来提升其通气性。

此外， 还要正确运用覆膜砂。

这样既可以节省涂料，同时还可以节约 资源。

3
结语
综上可知，作为发动机之中核心成分，铸造缸体相关技术 会直接决定最终铸造出来成品的质量。

因此，相关企业以及人 员必须要对铸造技术进行不断创新。

如今，国内外在缸体铸造 方面都有着较为先进技术，但仍需进行不断创新。

因此，在进 行铸造期间，必须要选择适合的材料，对造型工艺进行合理改
进，提升缸体铸造精度，并且对型芯进行精确制作，以此来提
升对于缸体的整体铸造技术。

®
参考文献[1] 景玉军，王永飞.汽车发动机缸体的半固态成形工艺研究[J ].铸造 技术，2016,（10): 2136-2138+2148.[2] 刘崇泉.汽车发动机缸体端面铣削加工技术分析[J
].金属加工（冷
加工），2016，（19):8-11.
___________刘海红，周欢院汽车发动机缸体铸造技术分析研究(上接第42页）
以进一步获得该设备驱动转矩的实际平均数 值，在对经过分析整合后的静态参数数据进行模拟，便可以得 到该设备的物理参数数据，从而获取该种工程设备的当量阻 尼系数和相应的刚度系数。

在设计相关工程设备的具体过程 中，应用上述模型对其进行动力学分析，并保证一定的精确程 度，可以切实提高数据分析工作的成效。

(2)柔性机械臂振动控制。

柔性机械臂在机械工程领域运 用十分广泛，轻质重载航天机械臂便是其运用于航天领域的 成果，其端点位置需根据指令进行相应的位置跟踪运动，运动 范围较广且精度要求极高，然而鞭状天线会对卫星的运动稳 定性产生较大影响，造成振动，在此背景下，对于该类机械臂 采取合理的振动控制是十分关键而必要的。

根据该机械臂的 构造机理可以把其当做一个柔性多体系统，而后采取模态法 或者有限段法来达到振动控制的目的。

根据相关实验和研究， 这两种方法可以根据机械臂的频率和固有阻尼系数在特定的 时刻为端头提供制动力，从而弱化、减小振动对设备运动精度 造成的不利影响，相关资料显示，制动力的大小以力学逆运算 得到的结果最为合适。

此外，还要考虑到该多体系统的动态属 性，已有相关实验表明，改变端点形状可以有效实现全闭环反
馈，从而切实减小柔性臂的振动幅度。

3
结语
总而言之，多体动力学是一门兼具理论价值和实践价值 的综合性学科，其在机械工程领域的应用已经过了几十年时 光的检验，带来了大量的创新和成果;而近年来其与计算机等 其他学科和技术进行了科学地结合，从而在航空航天、人工智 能等领域发挥了巨大的作用。

鉴于其呈现出来高速发展的趋 势，可以预见该学科还将继续为国内外机械工程等多个领域 的发展做出贡献。

©
参考文献
[1] 杨玉维，刘振忠，董黎敏，等.基于多体动力学的轮式悬架移动刚-
柔并联机械手动力学性能研究[J
].高技术通讯，2014,24(9):975- 981.
[2] 王良模，安丽华，吴志林，等.基于多体动力学的
ESP 控制系统联合
仿真[J
].南京理工大学学报（自然科学版），2013,35(2):213-218.[3 ]戴丽，刘杰，刘宇，等.基于多体动力学的混凝土泵车臂架的运动分 析[J
].东北大学学报（自然科学版），2013,28(10): 1469-1472.[4]张艳海.多体动力学在机械工程领域的应用[J
].城市建设理论研究
(电子版），2015,9(21): 2797-2798.44
BHAf^TJlTL
2017年第2期。