材料加工物理201304

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1、第四节蠕墨铸铁（CompactedGraphiteIron，CGICompactedVermicularcastiron,CV铸铁）蠕铁发动机缸体缸盖蠕铁的应用4.1蠕铁发动机缸体缸盖生产技术汽车发展方向：提高功率、降低油耗、减少排放、增加舒适性发动机的比功率和比扭矩比功率(kW/L)比扭矩(Nm/L)现在60-65150下一代DI柴油机80200未来10年10021发动机传统材料：灰铸铁、铝合金——已不能胜任大功率发动机发展的要求蠕墨铸铁(蠕铁，CompactedGraphiteIron，CGI)具有高强度、优良的耐热性和导热性以及抗疲劳和尺寸稳定性，是唯一能同时满

2、足技术、环保和节能要求的最先进的大功率发动机材料。3国内发展大功率发动机目前存在的主要问题：(1)大功率发动机的发展道路：消化→研仿→开发，缺少核心技术；(2)研发能力低；(3)新材料的应用落后于国外(现主要采用传统的灰铸铁或铝合金)；(4)铸造、加工与装配水平与国外存在明显的差距。424.1.1蠕铁发动机的特点(1)蠕铁的组织和性能特点5抗拉强屈服强疲劳强弹性模导热系数材质基体硬度HB度(MPa)度(MPa)度(MPa)量(GPa)(W/m-K)灰铁P230-300114-21095-110105-115175-23045-52F290-380200-260155-18

3、5130-145130-19040-50蠕铁P400-520280-350190-225140-155215-25031-42F400-600285-315185-210155-165140-20032-38球铁P600-700375-480245-290160-170240-30024-32抗拉强度、屈服强度、疲劳强度低于球铁，但显著高于灰铸铁导热系数高于球铁，接近灰铸铁；铸造性能接近灰铸铁；具有与灰铸铁类似的减震、降噪性能；切削加工性能优于球铁。63缸体缸盖用蠕铁的组织要求(SinterCast)：0-20%的球化率，以获得最佳的铸造性能、加工性能和传热性

4、能；无自由的片状石墨，片状石墨引起局部强度降低；>90%的珠光体，提供足够的强度和性能的均匀性；瑞典欣特卡斯特(SinterCast)公司<0.02%Ti，以获得最佳的加工是世界上处于领导地位的，提供质量可信赖的CGI生产控制技术性能。及设备的公司。从1999年开始，SinterCast就把蠕墨铸铁运用到柴油发动机上，该公司在2008年在中国设立代表处。7国外蠕铁缸体缸盖的应用情况蠕铁发动机系列产品序号OEM发动机规格蠕铁零件1Audi2.7~6.0LV6柴油缸体2Caterpillar重载引擎缸套3DAF12.9LI-6柴油缸体、缸盖4Ford-PSA2.7LV6

5、柴油缸体5Ford3.6LV8柴油缸体6Hyundai3.0LV6柴油缸体7International11.0&13.0LI-6柴油缸体8JohnDeere9.0LI-6柴油缸套9MAN12.4LI-6柴油缸体10Mercedes16.0LV8柴油缸体849无锡柴油机厂国内最早批量生产蠕铁缸盖,已开发成功蠕铁缸体玉柴机器/大连柴油机厂开发成功蠕墨铸铁缸盖批量生产技术并用于生产。二汽、潍柴、一拖、……105(2)蠕铁发动机的优点①与灰铸铁比较，蠕铁发动机具有以下优点：在相同的载荷条件下，可降低零件的壁厚；在相同设计的条件下，可增加发动机的负荷；由于铸件的性能稳定，可提

6、高汽车的安全性；提高发动机的NVH性能(Noise噪声、Vibration振动、Harshness不平顺性)；可降低螺纹啮合深度，因此缩短螺栓长度。11降低重量表4灰铸铁与蠕铁缸体重量比较发动机规格(L)发动机形式灰铸铁重量(kg)蠕铁重量(kg)减少百分比(%)1.6I-4汽油35.42529.41.8I-4柴油3829.522.42.0I-4汽油31.826.616.42.5V-6柴油56.54520.42.7V-6柴油xxOEM(15)3.3V-8柴油xxOEM(10)3.8V-8柴油xxOEM(20)4.0V-8柴油xxOEM(15)4.2V-8柴油xxOEM

7、(20)4.6V-8汽油72.759.6189.2I-6柴油15814011.412.0V-6柴油24021510.414.6V-8柴油40835214.2xx：表示该缸体未用灰铸铁生产126提高缸筒抗变形能力由于燃烧的高温和压力，缸筒将产生弹性膨胀，蠕铁具有高的强度和刚度，可抑制缸筒的变形，维持缸筒的尺寸稳定。表5灰铸铁与蠕铁的缸筒抗变形能力比较发动机规格(L)发动机形式抗变形能力提高(%)1.8I-4汽油181.8I-4柴油202.2I-4汽油284.6V-8汽油22提高缸筒的抗变形能力，可减少对活塞环的磨损；减轻对活塞的