離心鑄造氣缸套的質量問題與應對方法分析

程先軍

摘要：為了提升離心鑄造氣缸套應用水平，要結合實際應用要求和標準提升具體問題具體分析的能力，并強化質量問題的處理效率，有效結合離心鑄造氣缸套力學性能標準完善應用方案，并避免縮松缺陷等問題產生的不良影響。本文分析了離心鑄造氣缸套質量問題，然后提出了應對處理的建議。

關鍵詞：離心鑄造;氣缸套;質量問題;優化建議

中圖分類號：TK425? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）16-0141-02

0? 引言

離心鑄造氣缸套在高溫和高壓環境中應用，因此，要落實有效的質量控制方案，保證其力學性能良好，有效解決存在的質量問題，且組織致密性滿足質量應用標準。

1? 離心鑄造氣缸套的質量問題

1.1 抗拉強度不標準

對于氣缸套應用控制工作而言，其抗拉強度非常關鍵，因此，要采取本體取樣檢測的方法進行分析，但是，依舊存在抗拉強度不達標的質量問題，究其原因，主要是因為同爐缸套中個別缸套的抗拉強度數值不符合應用標準。

1.2 硬度不足

為了提升離心鑄造氣缸套的應用水平，一般是在鑄件本體時進行硬度檢測分析，高P離心鑄造氣缸套的硬度標準一般在200HB到310HB之間，在抗拉強度要求較高的環境下，對硬度的要求也較高。但是，在實際應用中卻存在硬度不足的現象，主要是因為冷卻速度和化學成分不匹配實際應用環境，使得離心鑄造氣缸套的應用操作不能在規定的硬度應用規范內實現[1]。

1.3 石墨異常問題

石墨異常表現為形態不同，不僅會降低整個離心鑄造氣缸套的力學性能，還會增加磨損問題造成的不良影響。常見形態為圖1。

呈現出非常規化A型石墨形態，而是D型過冷石墨，一般會在氣缸套的外緣位置，影響其實際應用質量，嚴重者還會產生較大的斷面結構，影響形核能力。

1.4 白斑組織結構

對于離心鑄造氣缸套而言，白斑是非常常見的缺陷問題，不僅會對離心鑄造氣缸套應用質量產生影響，也會造成離心力中心位置各相的沉浮效果出現差異，形成不均勻組織，最后造成離心鑄造氣缸套氣孔問題。較為常見的白斑組織包括塊狀、圓月形、直線形（圖2）等，究其原因，是奧氏體富集過程中由離心鑄造氣缸套自由面共析產生的，正是因為這些無游離石墨珠光體組織的存在，會嚴重制約離心鑄造氣缸套的應用質量水平。

1.5 砂眼缺陷問題

在離心鑄造氣缸套制作過程中，澆道和鑄型內孔掛砂層要完成對應的沖洗工作才能避免脫落，但是，若是此時鐵液在凝固前無法實現上浮，則砂粒就會直接滯留在離心鑄造氣缸套的內部，造成砂眼問題[2]（如圖3）。

2? 離心鑄造氣缸套質量優化建議

在離心鑄造氣缸套質量優化工作中，要充分關注各個階段和質量控制標準，從抗拉強度、硬度參數、白斑組織控制等多方面落實更加合理的質量優化方案，著重關注冷卻速度、孕育處理工藝等環節，確保能大大提升離心鑄造氣缸套的綜合應用水平，為行業健康發展奠定堅實基礎。

2.1 優化抗拉強度

第一，要從原材料的角度出發，在配料處理過程中要盡量減少生鐵的用量，利用廢鋼完成原材料處理，一般要將廢鋼用量從20%上升到60%，此時，抗拉強度能有效提高13%。借助廢鋼和增碳劑共同處理的方式，有效利用鐵液澆注處理的方式提升強度。

第二，要嚴格控制其基礎化學成分，合理化選擇ω（C）的含量，含量若是超標，則會造成基體割裂度增大的問題，對應的削弱程度也會增強。因此，在強度要求參數較高的環境中，要適當降低ω（C）的含量。與此同時，要合理化匹配適當的ω（P）含量，結合實際應用情況維持綜合應用效果，若是抗拉強度要求在280MPa以上，則此時氣缸套選取的ω（P）含量就要維持在0.4%到0.6%之間。

第三，優化孕育處理流程，為了全面促進石墨化發展進程，要盡量減少白口傾向處理，利用水冷控制模式，維持平衡態較為合理的孕育處理工藝方案。尤其是在高強度氣缸套生產過程中，要盡量增大孕育量，并且完善鐵液的預處理。除此之外，也要增大冷卻速度，從而借助優化細化晶粒的方式優化離心鑄造氣缸套的力學性能[3]。

2.2 優化硬度參數

在硬度參數處理和控制工作中，要保證冷卻速度處理工序和化學成分含量都能滿足應用標準，打造更加合理科學的硬度處理框架，從而避免硬度不足或者是超標對其質量產生的不良影響。

一方面，要科學規范對應的冷卻速度，因為小型離心鑄造氣缸套的體積參數較小，對應的冷卻速度就會加快，若是硬度較差，則會減少冷卻水量的冷卻效果，基于此，要結合實際應用環境評估冷卻速度。

另一方面，為了避免硬度較差等問題對離心鑄造氣缸套應用質量產生影響，要提高ω（C）的含量，并且降低磷元素、錳元素等硬化相價位明顯的元素含量[4]。

2.3 避免石墨異常

為了保證離心鑄造氣缸套應用的合理性，要結合冷卻速度、CE含量以及孕育處理工藝的標準要求完善綜合質量控制，著重避免石墨異化問題對其應用效果產生的不良影響。在合理性控制對應操作的同時，也要保證形核能力等應用效果符合預期。

第一，要對冷卻速度予以集中控制，過冷度是造成石墨過冷問題的原因，在鐵液轉變期間，冷卻速度的增加會造成奧氏體枝晶數量呈現出增長的趨勢，細化程度越來越大，這就會導致石墨出現異常趨勢，因此，要在實際生產工藝和處理工作中盡量降低冷卻水的用量幾率，從而避免冷卻速度異常。

第二，要有效控制CE，若是鐵液的CE過低，則會使得石墨的化學能力受到影響。所以，要盡量集中搜索CE，并且落實對應的處理機制，確保CE滿足實際應用標準和用量[5]。

第三，要全面提升孕育處理工藝的穩定性和規范性，并且降低整個孕育處理模式的過冷度，從而維持A型石墨應用標準，從根本上避免D型石墨，強化形核能力的同時，還能提升孕育處理效果。

2.4 處理白斑組織

第一，提高CE。為了保證離心鑄造氣缸套各個結構分布的均勻性，要適當提高CE的含量，維持應用效果的同時，保證離心鑄造氣缸套能呈現出較為合理有效的應用組織結構，最大程度上提高其應用水平和控制質量[6]。

第二，增大冷卻速度。要結合實際應用環境和應用標準適當增大冷卻速度，避免冷卻不及時產生的組織富集等問題。

第三，降低鑄型轉速。合理性控制離心鑄造氣缸套鑄型處理的速度，避免高速產生的組織抽離等問題，有效維持石墨分布的正規化和正常化。

第四，強化孕育處理，優化孕育處理工藝的整體水平，維持綜合控制效果。

2.5 避免砂眼問題

為了避免砂眼問題對離心鑄造氣缸套應用產生的影響，就要結合實際應用要求完善控制流程和要素，從而提高離心鑄造氣缸套的應用質量。

第一，要強化日常工作流程的監管和控制水平，確保操作人員能按照標準化流程完成綜合處理工序，從而減少人為因素造成砂眼問題的幾率，提升其整體質量水平，并維持規范化質控流程，最大程度上提高離心鑄造氣缸套的質量。

第二，要著重關注澆道和掛砂過程，維持對應工序的合理性和科學性，避免砂粒出現剝落等問題影響離心鑄造氣缸套的生產質量，并著重維持工序的完整性和規范性。例如，應用耐火磚進行澆道修砌處理，并且匹配自動噴涂等方式，減少人為操作問題的同時，還能提高整體應用流程的規范性，滿足離心鑄造氣缸套的質量要求標準[7]。

第三，要對澆注溫度、澆注流程和澆注時間等予以集中調研，尤其是對溫度參數的控制，要保證砂粒能充分上浮到氣缸套內的表面位置，維持加工應用的效果，并優化機械加工的整體水平。

3? 結束語

總而言之，要結合離心鑄造氣缸套的應用標準和質量管控要求，提高鑄造工藝改進水平，并盡量避免抗拉強度不合格、硬度不達標、過冷石墨、白斑組織等問題對離心鑄造氣缸套產生的不良影響，打造更加高標準的生產過程，提升鑄件的應用效率和整體工藝水準，促進工業實現可持續健康發展。

參考文獻：

[1]俞樹吉，朱學梅，王建榮.一種柴油機氣缸套離心鑄造工藝改進[J].鑄造設備與工藝，2021（1）：10-11，34.

[2]劉書勝.多工位智能化氣缸套毛坯離心鑄造機研討[J].內燃機與配件，2019（13）：88-89.

[3]宗顯寶，唐松，潘建平.280系列發動機氣缸套離心鑄造工藝開發[J].軌道交通裝備與技術，2018（2）：16-18.

[4]田永維，李飛，周茜.離心鑄造氣缸套的質量問題及解決措施[J].現代鑄鐵，2017，37（5）：61-63，73.

[5]JURGENRADSTAKE.離心鑄造氣缸套對新涂料的需求[C].//2017中國鑄造活動周.2017：1-5.

[6]林雪冬，孫建，葉京川，等.離心鑄造自生顆粒增強Al-22Si-6Mg復合材料氣缸套的制備及性能檢測[J].鑄造，2017，66（11）：1150-1154.

[7]熊昌盛，熊寶錄，熊晗穎.柴油機氣缸套金屬型覆砂層離心鑄造工藝[J].鑄造技術，2016，37（8）：1762-1764.