OCC高性能蠕墨铸铁气缸盖生产工艺.pdf

凿燥蚤院员园援猿怨远怨辕 躁援 蚤泽泽灶援员远苑员 原缘源源远援 圆园圆猿援园圆援园员园高性能蠕墨铸铁气缸盖生产工艺鄢任广昶员袁圆袁瞿敏华员袁圆袁刘彬员袁圆渊员援 一汽解放汽车有限公司 无锡柴油机厂袁江苏 无锡 圆员源园圆远曰圆援 一汽解放动力总成事业部袁江苏 无锡 圆员源园圆远冤摘要院介绍了生产高性能蠕墨铸铁缸盖相关技术指标及关键控制指数要 要 要酝早 指数控制方案验证过程袁通过对试验数据的统计分析袁确定了验证缸盖本体性能尧加工废品与 酝早 指数的关系曲线袁并通过控制铁水共晶状态尧改善局部冷却条件等方案袁进一步降低生产废品率袁得到较为理想的工艺方案遥关键词院蠕墨铸铁曰气缸盖曰酝早 指数中图分类号院栽运源园猿 文献标志码院粤 文章编号院员远苑员 原缘源源远渊圆园圆猿冤园圆 原园园源缘 原园猿韵悦悦 孕则燥凿怎糟贼蚤燥灶 孕则燥糟藻泽泽 燥枣 匀蚤早澡鄄杂贼则藻灶早贼澡 灾藻则皂蚤糟怎造葬则 郧则葬责澡蚤贼藻 陨则燥灶 悦赠造蚤灶凿藻则 匀藻葬凿砸耘晕 郧怎葬灶早糟澡葬灶早员袁圆袁 匝哉 酝蚤灶澡怎葬员袁圆袁 蕴陨哉 月蚤灶员袁圆渊员援 宰怎曾蚤 阅蚤藻泽藻造 耘灶早蚤灶藻 云葬糟贼燥则赠袁云粤宰 允蚤藻枣葬灶早 粤怎贼燥皂燥遭蚤造藻 悦燥援 袁蕴贼凿援 袁宰怎曾蚤 圆员源园圆远袁悦澡蚤灶葬曰圆援 云粤宰 允蚤藻枣葬灶早 孕燥憎藻则 粤泽泽藻皂遭造赠 月怎泽蚤灶藻泽泽 阅蚤增蚤泽蚤燥灶袁 宰怎曾蚤 圆员源园圆远袁悦澡蚤灶葬冤粤遭泽贼则葬糟贼院 栽澡藻 澡蚤早澡鄄泽贼则藻灶早贼澡 增藻则皂蚤糟怎造葬则 早则葬责澡蚤贼藻 蚤则燥灶 糟赠造蚤灶凿藻则 澡藻葬凿 贼藻糟澡灶蚤糟葬造 则藻择怎蚤则藻皂藻灶贼泽 葬灶凿 增藻则蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶 责则燥糟藻泽泽 燥枣 噪藻赠 糟燥灶贼则燥造 责葬鄄则葬皂藻贼藻则鄄酝早 蚤灶凿藻曾 憎藻则藻 蚤灶贼则燥凿怎糟藻凿援 栽澡则燥怎早澡 贼澡藻 葬灶葬造赠泽蚤泽 燥枣 贼澡藻 贼藻泽贼 凿葬贼葬袁 贼澡藻 糟怎则增藻泽 枣燥则 贼澡藻 责藻则枣燥则皂葬灶糟藻 燥枣 贼澡藻 糟赠造蚤灶凿藻则 澡藻葬凿袁 贼澡藻 责则燥鄄糟藻泽泽蚤灶早 憎葬泽贼藻 葬灶凿 贼澡藻 酝早 蚤灶凿藻曾 憎藻则藻 凿藻贼藻则皂蚤灶藻凿援 月赠 糟燥灶贼则燥造造蚤灶早 贼澡藻 藻怎贼藻糟贼蚤糟 泽贼葬贼藻 燥枣 皂燥造贼藻灶 蚤则燥灶袁 蚤皂责则燥增蚤灶早 造燥糟葬造 糟燥燥造蚤灶早 糟燥灶凿蚤贼蚤燥灶泽葬灶凿 燥贼澡藻则 泽糟澡藻皂藻泽袁 贼澡藻 责则燥凿怎糟贼蚤燥灶 憎葬泽贼藻 则葬贼藻 蚤泽 枣怎则贼澡藻则 则藻凿怎糟藻凿袁 葬灶凿 葬灶 蚤凿藻葬造 责则燥糟藻泽泽 泽糟澡藻皂藻 蚤泽 燥遭贼葬蚤灶藻凿援运藻赠 憎燥则凿泽院 增藻则皂蚤糟怎造葬则 早则葬责澡蚤贼藻 蚤则燥灶曰糟赠造蚤灶凿藻则 澡藻葬凿曰酝早 蚤灶凿藻曾引 言 随着发动机排放法规的持续升级袁整机燃烧爆压不断提高袁作为柴油机关键核心零部件的缸盖本体性能要求也需随之提升遥 为保证整机的工作可靠性袁目前行业代表产品的缸盖材质逐步从灰铸铁升级为蠕墨铸铁渊简称蠕铁冤袁原材料性能的提升也使得缸盖这种复杂箱体类零部件铸造难度加大袁在满足产品性能要求的前提下袁低废品率的生产工艺是当前主要研究方向遥员 材料性能某发动机缸盖所使用的材料为德国 宰缘园 标准的 郧允灾源缘园袁本体抗拉强度不小于 源圆园 酝孕葬袁匀月 硬度不小于 圆园园遥 该材料缩松倾向大袁再加上缸盖属于复杂箱体类零部件袁内部壁厚差异较大袁极易产生孤立热节遥 通过铸造模拟分析可以发现缸盖螺栓孔不仅区域厚大袁而且位置缩松缺陷非常明显袁此区域缺陷将直接影响水腔密封性及螺栓承载区域强度袁如图 员 所示遥图 员 缺陷模拟分析第 圆 期渊总第 员怨园 期冤 现 代 车 用 动 力 晕燥郾 圆渊泽藻则蚤葬造 晕燥郾 员怨园冤 圆园圆猿 年 缘 月 酝韵阅耘砸晕 灾耘匀陨悦蕴耘 孕韵宰耘砸 酝葬赠郾 圆园圆猿 鄢收稿日期院圆园圆圆 原员圆 原圆猿作者简介院任广昶渊员怨愿苑要冤袁男袁河南商丘人袁工程师袁主要研究铸铁类零部件生产工艺遥圆 生产工艺圆援 员 蠕化方案为了确保生产过程相对稳定袁目前行业高牌号蠕铁主流处理工艺有 圆 种院韵悦悦 法和 杂蚤灶贼藻则糟葬泽贼 法袁圆种方法均为喂丝工艺遥 例如袁德国 酝粤晕尧潍柴等公司采用的是 韵悦悦 法袁德国大众尧韩国现代尧山西国际等公司采用 杂蚤灶贼藻则糟葬泽贼 法袁圆 种工艺基本原理相同袁但蠕化修正处理方式有所不同袁具体优劣对比如表员 所示袁本文所述蠕铁缸盖采用 韵悦悦 法生产遥表 员 处理工艺对比方法设备配置主要检测参数控制方法耗材韵悦悦法控制系统员套尧喂丝机员套液相线温度尧 酝早指数渊变质指数冤尧孕育指数喂丝处理要铁水检测样杯尧镁丝尧孕育丝尧测温枪渊通用冤杂蚤灶贼藻则糟葬泽贼法控制系统员套尧喂丝机圆套液相线温度尧酝早 指数渊变质指数冤尧孕育指数预处理要铁水检测要喂丝补正处理样杯尧镁丝尧孕育丝尧测温枪渊专用冤优点缺点量化监控本包控制结果遥野一步法冶直接控制目标蠕化率遥受成份波动影响较大遥 如院首包无参考存在控制风险曰因不同电炉成分有差异袁更换电炉的首包存在控制风险遥利用上包结果监控本包袁存在控制偏差大的风险遥受成份波动的影响较小曰如首包生产尧更换电炉的首包袁控制可靠性高遥野两步法冶控制过程目标对本包控制稳定性较高遥控制预处理的结果袁对最终结果没有精确测量袁存在失控风险遥圆援 圆 原辅材料蠕铁缸盖生产采用 圆园豫 原生铁尧源园豫 回炉料和源园豫打包废钢袁酝早 丝尧孕育丝采用波兰进口产品遥圆援 猿 生产控制采用 匀宰杂 静压线造型生产袁砂箱尺寸 员猿园园 伊怨园园 伊猿缘园渊单位院皂皂冤袁使用双联电炉进行熔化生产袁铁水出炉后经 韵悦悦 检测站光谱成份检测后袁由系统分析后确定 酝早 丝及孕育丝加入量袁铁水包转运至蠕化处理站处理袁处理完成后经样杯检测合格后进行浇注生产遥原铁水成分如表圆所示袁初试生产熔炼温度控表 圆 原铁水成分质量分数棕渊悦冤 辕 豫棕渊杂蚤冤 辕 豫棕渊酝灶冤 辕 豫猿援 远缘 耀远援 苑园员援苑 耀员援 愿园援 源缘 耀园援 缘园棕渊悦怎冤 辕 豫棕渊杂灶冤 辕 豫棕渊杂冤 辕 豫员援 园园 耀员援 园缘园援 员园园 耀园援 员园缘园援 园园愿 耀园援 园员源制在 员 员源远 耀员 员缘园 益袁酝早 指数控制在 员员 耀员愿袁螺栓孔区域使用外冷铁进行生产遥圆援 源 验证分析圆援 源援 员 蠕化率由于蠕化率不仅影响材料性能袁还直接影响蠕铁本身的散热能力袁因此蠕化率验收标准在考虑材料性能外还需兼顾零件的实际使用工况咱员暂袁本文所述缸盖用于国遇产品袁需具有良好的抗高爆压性及散热性袁因此袁蠕化率验收标准为大于 愿园豫遥 对试生产样件 酝早 指数进行分布统计袁发现蠕化率随着酝早 指数的升高逐步下降袁统计数据如表 猿 所示袁根据表中试验数据袁若需蠕化率保持在 愿园豫 以上的水平袁则应控制 酝早 指数上限不大于 员苑遥表 猿 蠕化率分布蠕化率辕 豫酝早 指数均值标准差中位数怨缘员猿援 源圆援猿猿员猿援 缘怨园员缘援 员圆援圆缘员缘援 愿愿缘员缘援 苑圆援缘缘员远援 圆愿园员远援 圆员援猿怨员远援 源苑园员苑援 猿员援猿园员苑援 远圆援 源援 圆 材料性能从根据生产控制线生产的样件及随炉试棒抗拉强度及硬度检测可以发现袁本体及试棒性能随着 酝早指数的提高线性增长袁对满足平均本体蠕化率不小于 愿园豫袁截取 酝早 指数小于 员苑 的数据进一步分析袁如图 圆 所示遥图 圆 酝早 指数与性能的关系远源现 代 车 用 动 力 圆园圆猿 年第 圆 期 对抽取式样热节区域解剖发现袁高性能区域本体试样热节区域缩松缺陷大小及范围都均高于低性能样件袁通过成品加工跟踪袁发现高性能样件缺陷经去料加工无法去除袁渗漏及超验收标准比例明显高于低性能样件袁综合废品率大于 员园豫袁造成大量加工损失袁增加了综合生产成本袁不同位置缺陷状态如图 猿 所示遥图 猿 不同位置缺陷状态圆援 缘 优化方案试验证明可以通过提高 酝早 指数控制限值来满足产品性能相关技术要求袁但由于铁水缩松倾向与本体性能成负反馈袁酝早 指数的提高会带来缺陷比例大幅增加袁为提高高牌号蠕铁缸盖生产经济性袁本文从熔炼参数方面细化控制袁通过优化冷却条件等方法进一步进行工艺验证遥圆援 缘援 员 熔炼方案酝早 指数作为影响材质性能的关键参数袁其控制限值的选取直接决定了所生产材质性能的符合性与缺陷率遥 鉴于铸造生产存在一定偏移性袁为确保产品性能达到技术要求袁同时兼顾蠕化率指标袁酝早 指数工艺范围控制在 员源 耀员远袁缸盖本体 匀月 硬度均值在 圆圆缘 左右袁抗拉强度在 源圆园 耀源源园 酝孕葬 之间袁该工艺范围综合废品率平均为 愿援 员圆豫袁如图 源 所示遥图 源 酝早 指数与废品率的关系由于在铁水共晶时初生相较少袁具有最低的收缩倾向袁通过对同一炉铁水不同包次监控发现袁随着包次增加袁铁水等待过程中碳元素不断烧损袁铁水液相线温度也随之升高遥 图 缘 为同一炉 远 包铁水的液相线温度分布图遥图 缘 液相温度线分布每炉铁水处理前控制液相线温度在 员 员猿愿 耀员 员源员 益袁可以看出袁前 猿 包铁水冷却曲线第一个特征点为出现共晶最低温度 渊耘怎蕴燥冤袁这说明此时铁水直接进行共晶凝固曰但后几包曲线出现了先析奥氏体平台渊蕴蚤择冤袁这说明随着铁水等待时间增长袁碳元素烧损袁铁水碳当量变低袁铁水成分转变成亚共晶状态袁同时亚共晶程度随着包次增加逐渐加剧袁如图远 所示遥 铁水冷却曲线第一个特征点是判断铁水状态的关键袁共晶状态曲线先出现 耘怎蕴燥 而后出现共晶最高温度渊耘怎哉责冤曰亚共晶状态曲线先出现 蕴蚤择 而后出现 耘怎蕴燥尧共晶温度回升速度最大时温度渊耘怎贼冤和 耘怎哉责遥图 远 冷却曲线为进一步降低碳元素烧损袁细化控制铁水碳当量袁提高共晶比例袁液相线温度由 员 员猿愿 耀员 员源员 益更改为 员 员猿远 耀员 员猿怨 益袁然后进行验证遥 控制线调整后袁加工后孔漏缺陷比例较调整前渊下转第 缘员 页冤苑源 圆园圆猿 年第 圆 期 任广昶袁等院韵悦悦 高性能蠕墨铸铁气缸盖生产工艺缘 技术拓展冷热源工艺水系统在工业自动化行业中广泛应用袁该故障自诊断技术可以应用到其他冷热源温度控制领域中袁用于状态监测和故障诊断分析袁技术上具有通用性袁可以提高故障诊断效率袁降低运维人员成本袁具有良好的发展前景遥 同时袁系统可以在现有基础上进行二次开发袁根据实际需求增加相应功能模块袁完成系统功能升级袁适应不同工作场景袁未来开发潜能巨大遥远 结束语本文介绍了一种汽车试验用工艺水故障自诊断系统袁该系统可以实现工艺水系统故障的自动诊断分析袁降低设备运维人员工作强度袁提升工艺水系统的数字化和智能化程度遥 该系统的应用袁缩短了水系统故障诊断时间袁优化了故障诊断策略袁提升了故障诊断效率遥 节省了大量运维人员成本袁减少设备停机时长和台数袁提高设备可动率袁全面支撑产品研发试验工作顺利进行遥参考文献院咱员暂 李雅涛援 冷热源智能自动控制在某大厦的应用咱允暂援 区域供热袁圆园圆猿渊猿冤院员源怨鄄员缘愿援咱圆暂 李陈虎援 浅析闭式循环水系统在多元冷却需求上的应用咱允暂援 装备制造与教育袁圆园圆猿袁猿苑渊员冤院缘鄄怨援蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷蕷渊上接第 源苑 页冤下降 员援 缘豫左右遥圆援 缘援 圆 冷却方案由于采用无冒口浇注工艺袁缸盖部分远离浇注系统的螺栓孔区域难以保证补缩质量袁只能通过使用冷铁来改变局部冷却条件袁根据螺栓孔区域结构采用外冷铁配合内冷铁方案袁螺孔区域缺陷产生的报废品多以缩松渗漏为主袁因此内冷铁的作用主要为隔绝缺陷尧改善局部冷却状况袁为提高验证效果袁内冷铁采用多种结构对比验证袁如图 苑 所示遥图 苑 冷铁方案通过多个维度的优化袁批量生产蠕铁缸盖平均废品率不大于 缘豫袁有效减少了量产加工损失遥猿 结束语酝早 指数与抗拉强度尧硬度成正比关系袁与蠕化率成反比关系袁根据对比试验确定了高性能蠕铁郧允灾源缘园 材料用于缸盖生产的 酝早 指数控制范围遥酝早 指数作为 韵悦悦 法生产的关键参数袁根据产品需求选取合理的控制范围是控制产品缺陷率的关键袁但由于所生产零部件结构有差异袁需要根据所产生缺陷的特点袁采用适应性的优化方案袁希望本文的各项工艺试验为高性能蠕铁零部件工艺开发提供参考遥参考文献院咱员暂 邱汉泉援 国内外蠕墨铸铁牌号标准述评咱允暂援 铸造袁圆园园怨袁缘愿渊员园冤院员 园苑愿鄄员 园愿员援员缘 圆园圆猿 年第 圆 期 何巍袁等院一种汽车试验用工艺水故障自诊断系统研究与应用