試析柴油機缸套內(nèi)孔加工余量的控制

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1、試析柴油機缸套內(nèi)孔加工余量的控制摘要：在離心鑄造柴油機缸套加工過程當中，由于內(nèi)孔分層組織過厚會導(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存在類似于“云斑”一樣的缺陷。本文在分析各種對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缸套內(nèi)孔的加工余量，取得了明顯的效果，滿足了當前柴油機缸套的使用性能要求和技術(shù)要求。關(guān)鍵詞：柴油機缸套內(nèi)孔加工余量控制由于離心澆注鑄件的結(jié)晶特點，在離心鑄造缸套的生產(chǎn)過程中就會在缸套內(nèi)層生成一類結(jié)晶異常的顯微組織，形成異常分層結(jié)晶組織和化學成分的偏析，如果在缸套的內(nèi)

2、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因為這種結(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表現(xiàn)的特別嚴重和明顯。因此，選擇合適的鑄造工藝參數(shù)的在離心鑄造柴油機缸套加工過程當中顯得尤為重要。如果鑄造工藝參數(shù)選擇不當，則會加厚離心鑄造柴油機缸套內(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)柴油機缸套。在離心鑄造缸套的生產(chǎn)

3、過程中通常會采用通過調(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缸套內(nèi)孔異常結(jié)晶組織厚度，控制柴油機缸套內(nèi)孔加工余量來將缸套基體組織的等級提高，獲得品質(zhì)更高的柴油機缸套。一、柴油機氣缸套初期生產(chǎn)條件及工藝參數(shù)以Cu-Cr-Mo合金和V-Cu合金耐磨鑄鐵材質(zhì)柴油機氣缸套生產(chǎn)加工為例，其生產(chǎn)技術(shù)要求細小片狀珠光體本體金相組織，A型石墨分布均勻，鐵素體體積分數(shù)要不大于3%，本體取樣力學性能要求要至少220HB的硬度，至少260MPa的抗拉強度。合金耐

4、磨鑄鐵材質(zhì)柴油機氣缸套內(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，缸套鑄件壁厚最小值應(yīng)當控制在40mm~60mm之間，缸套鑄件壁厚最大值應(yīng)當控制在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來進行離心澆注，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，這個范圍隨著缸套質(zhì)量和內(nèi)徑的增大而增大。嚴格控制柴油

5、機氣缸套的鑄型轉(zhuǎn)速保持在500r/min~800r/min之間，并且這個值隨著缸套質(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10kg/min~15kg/min，500kg以上的缸套鑄件澆注速度一般控制在15kg/min~20kg/min，澆注完成以后，需要連續(xù)噴水來對鑄型外表面進行冷卻，時長大約是在20min~30min左右，缸套內(nèi)孔溫度要降至550℃~600℃左右即可，噴水冷卻以后才能進

6、行下機空冷。在柴油機氣缸套初期生產(chǎn)過程中選取以上的工藝方法和參數(shù)進行加工，可能會有六成到八成以上的缸套內(nèi)孔分層可能會表現(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，但是因為加工余量的不足，缸套內(nèi)孔加工后還是會出現(xiàn)有類似于“云斑”一樣的現(xiàn)象，尤其是靠近缸套壁較薄的一端表現(xiàn)的特別明顯，這樣加工出來的缸套就不得不大量的報廢掉，浪費嚴重。二、缸套內(nèi)孔分層組織及云斑形成原因分析2.1鑄件剖面宏觀形貌鑄件剖面經(jīng)過加工切片以后，會在切下的缸套環(huán)片上明顯的

7、發(fā)現(xiàn)兩層沿壁厚。內(nèi)層伴有疏松且顏色表現(xiàn)出灰白發(fā)亮，外層比較致密顏色表現(xiàn)為灰色。中間切片上呈現(xiàn)出同心分布較為規(guī)則的圓周分層線，而在兩端切片上呈現(xiàn)出不規(guī)則分層。缸套中的端部內(nèi)層的最大厚度一般都會大于中部內(nèi)層的最大厚度，在缸套縱剖面上能看出分層線近似為平行于軸線的直線，兩端雖然有所波動但中部呈現(xiàn)出比較平直的跡象。將環(huán)片打斷可明顯看出斷口分為3層，外層斷口組織細密顏色呈灰色，內(nèi)層組織粗大并散布呈現(xiàn)出灰白色且伴有黑色斑點，中間層則是灰黑層。在機加工過程中由于分層的分界線不甚規(guī)則，往往加工面處于分界線附近時內(nèi)外兩層金屬組織同時

8、暴露，形成一些大小和形狀不規(guī)則的、明暗相間的花斑，也就是我們所說的“云斑”，這樣的“云斑”其實就是分層，但是分層并不一定就是以“云斑”的形式表現(xiàn)出來，當缸套兩端的分層極不規(guī)則的時候，云斑”就更容易出現(xiàn)在缸套兩端。2.2鑄件剖面顯微組織（1）石墨形態(tài)外層一般為分布比較均勻長度在50μm~300μm范圍內(nèi)的細片狀石墨，內(nèi)層一般為旋渦狀和細片狀石墨，前者為A型，后