合金鑄鐵汽缸套鑄造過程的質(zhì)量控制

孫思東 趙英軍 孫曉東 程景龍

(河北華北柴油機(jī)有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050081)

0 引言

汽缸套是內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的重要組成部分，其是以圓筒形狀為基準(zhǔn)，搭配活塞、汽缸蓋設(shè)施等，為汽缸裝置構(gòu)筑一個運行空間。從運行模式來講，汽缸套處于高頻率、高荷載的工作環(huán)境，且在做功期間，整個汽缸結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的應(yīng)力，將加劇汽缸套的磨損程度，這就需要汽缸套在實際生產(chǎn)制造過程中，具備相對應(yīng)的強(qiáng)度、耐熱抗磨性能等，提高汽缸套部件的使用壽命。為此，水冷汽缸套的制備材料，是以含高磷、硅、錳、鉻、鉬等元素的合金鑄鐵為主，提高汽缸套表面的硬度及摩擦系數(shù)，強(qiáng)化實際工作性能。

1 合金鑄鐵水冷汽缸套鑄造過程質(zhì)量控制的重要性

對于加工生產(chǎn)來講，質(zhì)量控制工作的開展，是針對整個鑄造工序?qū)嵭谢趨?shù)指標(biāo)的全過程監(jiān)管，避免產(chǎn)生鑄造質(zhì)量的問題。從合金鑄鐵水冷汽缸套的使用特點來看，其本身所處的工作環(huán)境較為復(fù)雜，在長時間磨損下，內(nèi)部結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的熱量將令汽缸套材料產(chǎn)生嚴(yán)重的熱磨損問題，進(jìn)而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破損的問題，如果實際鑄造時，汽缸套的制造工藝未能滿足實際應(yīng)用參數(shù)，則難以承受工作壓力，加劇材料的磨損，縮減汽缸套設(shè)施的使用壽命。通過對合金鑄鐵汽缸套進(jìn)行質(zhì)量控制時，則需要從原料配比、鑄造工藝等方面進(jìn)行參數(shù)指標(biāo)的監(jiān)控，查證出合金鑄鐵汽缸套的關(guān)鍵屬性，并做好標(biāo)識處理，確保在相關(guān)工序的實現(xiàn)下，汽缸套材料所具備的抗腐蝕性能、抗磨損性能、膨脹系數(shù)、剛度強(qiáng)度等，可符合汽缸套在整個汽缸體中的運行需求。

2 合金鑄鐵汽缸套鑄造過程的質(zhì)量控制研究

2.1 原料選取的質(zhì)量控制措施

熔煉設(shè)備作為合金鑄鐵汽缸套鑄造的基礎(chǔ)，通過為合金鑄鐵材料提供一個熔煉空間，保證材料制備中呈現(xiàn)出的屬性，可符合材料應(yīng)用需求。為此，熔煉設(shè)備的選取應(yīng)以中頻感應(yīng)電爐裝置為主，確定好荷載容量、額定溫度值、工作頻率等，保證合金鑄鐵材料加工的持續(xù)性與可靠性。在對加工材料進(jìn)行選取時，則應(yīng)充分考慮到爐內(nèi)運行參數(shù)與材料生產(chǎn)屬性呈現(xiàn)出關(guān)聯(lián)點，確保合金鑄鐵材料內(nèi)金屬元素與基料的配比度，保證各類元素的應(yīng)用，可強(qiáng)化原料質(zhì)量，避免產(chǎn)生元素融合不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象。例如，在對合金材料進(jìn)行選取時，應(yīng)以中硅鐵、硼鐵為主，且應(yīng)將材料限制到一定規(guī)格中，保證原料的充分反應(yīng)。在對鐵屑進(jìn)行選取時，必須保證鐵屑無腐蝕問題，且應(yīng)合理選定增碳劑、除渣劑類型，提高合金鑄鐵汽缸套部件的制造質(zhì)量。

2.2 熔煉過程的質(zhì)量控制措施

在加料工序方面，整個合金鑄鐵氣缸套制造必須嚴(yán)格遵循加工工藝，避免因為誤操作造成整體結(jié)構(gòu)力不足的問題。加料工序應(yīng)遵循的原則為按需分配，先確保爐內(nèi)反應(yīng)環(huán)境的清潔性，并對反應(yīng)原料進(jìn)行檢查，避免材料潮濕度超標(biāo)。實際加料時，應(yīng)先在爐內(nèi)添加增碳劑，然后依次放入鐵屑、鐵合金、廢鋼、回爐料。增碳劑的作用是保證在長時間冶煉過程中，對鐵合金、鐵屑、廢鋼中流失的碳元素進(jìn)行補(bǔ)充，保證鐵液中的含碳量達(dá)到預(yù)期設(shè)定值，縮減實際制造誤差。在具體熔煉時，應(yīng)注意的是，廢鋼材料的加入應(yīng)避免存在液體、易爆物等，防止在高溫熔煉時，產(chǎn)生金屬液噴濺的現(xiàn)象。在添加原料時，必須在上一批次材料沒有完全熔煉的前提下，慢速投入原料，避免產(chǎn)生熔煉脫節(jié)問題。如果誤將帶有鐵銹的原料投放到熔爐內(nèi)，則可能產(chǎn)生熔煉“搭橋”的問題，為此，需針對現(xiàn)階段的反應(yīng)模式，查證出當(dāng)前液體表面是否存在搭橋問題的表象特征，如果存在應(yīng)立即處理，避免產(chǎn)生材料生產(chǎn)質(zhì)量問題。此外，應(yīng)注意的是在爐內(nèi)反應(yīng)完畢以后，需針對原料反應(yīng)留下的渣體進(jìn)行清除，防止因為溫度差問題令渣體凝結(jié)為渣蓋。為保證材料在固有環(huán)境中的反應(yīng)效率，則應(yīng)針對反應(yīng)前的爐內(nèi)溫度進(jìn)行查證，工藝溫度要求≥1450 ℃，生產(chǎn)實踐中溫度一般控制在1500 ℃左右，保證預(yù)熱環(huán)境下，原料可充分發(fā)生反應(yīng)。

2.3 現(xiàn)場澆鑄的質(zhì)量控制措施

合金鑄鐵水冷汽缸套作為澆鑄類部件，采用離心鑄造工藝。離心鑄造是鐵水在旋轉(zhuǎn)金屬模具外壁水冷卻條件下凝固成型，鐵水冷卻速度快，涂料涂覆在模具表面，起保溫、緩冷、保護(hù)模具等作用。但是考慮到溶液凝固、冷卻過程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)力、內(nèi)應(yīng)力問題等，如果未能按照相對應(yīng)的工序執(zhí)行，則極有可能產(chǎn)生形變問題，降低部件生產(chǎn)質(zhì)量。對此，在對現(xiàn)場澆鑄工序進(jìn)行質(zhì)量控制時，應(yīng)充分考慮到當(dāng)前操作視域下，各項準(zhǔn)備工作是否能夠滿足實際使用訴求，例如涂料、噴射嘴、石墨桶、刷子等，且應(yīng)確保反應(yīng)坩堝的干燥性。與此同時，應(yīng)對反應(yīng)設(shè)備進(jìn)行查證，確保設(shè)備內(nèi)的各項操控部件不會產(chǎn)生碰撞問題。這樣一來，通過相關(guān)功能的確定，可令整項澆鑄工作實現(xiàn)持續(xù)運轉(zhuǎn)，提高汽缸套的鑄造質(zhì)量。

2.4 汽缸套毛坯的檢驗控制

汽缸套毛坯成型后，主要是針對毛坯件進(jìn)行機(jī)械性能層面的檢驗控制，例如，汽缸套毛坯的強(qiáng)度、硬度等進(jìn)行檢驗，保證各項操控性能是符合汽缸套設(shè)施的實際使用要求。針對毛坯部件進(jìn)行金相檢驗控制時，則需要針對毛坯部件內(nèi)的合金成分具備的物理狀態(tài)、化學(xué)狀態(tài)等進(jìn)行分析，利用顯微鏡觀察毛坯部件內(nèi)部金相組織的各類結(jié)構(gòu)狀態(tài)是否真實反映出當(dāng)前汽缸套部件的各類屬性，進(jìn)而確保部件性能符合生產(chǎn)加工的需求。

3 結(jié)語

綜上所述，合金鑄鐵水冷汽缸套鑄造過程的質(zhì)量控制，主要是針對澆鑄部件的化學(xué)成份、金相、尺寸參數(shù)、硬度等進(jìn)行分析，然后通過對制造過程環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，保證了水冷汽缸套鑄件的良品率。