柴油机缸盖裂纹产生的原因及防止措施

经验 交流 柴油机缸盖裂纹产生 的原 因及防止措施 1 2 0 0 1 现代铸铁 文章编号 ： 1 0 0 3 8 3 4 5 ( 2 0 0 1 ) 0 l 一0 0 5 2 0 2 柴油机缸盖裂纹产生的原因及防止措施 彭 和宜 广 西玉柴机器股份有 限公司铸造厂， 广西玉林 5 3 7 0 0 5 ) 摘要 ： 对柴油机缸盖裂纹产生的原 因进行了分析， 采取 了相应 的解决措施， 使缸盖裂皱大大减少 ， 并对 进一步提高缸盖质量提出了建议。 关键词 ： 缸盖； 裂纹； 解决措施 中图分类号 ： T G 2 5 0 6 文献标识码 ： B Re a s o nCa u s i n g Cr a c ko f Cy l i n d e r He a do f Di e s e l En g i n e a n dI t s P r e v e n t i o n P ENG Hey i ( G u a n g x i Y u z a i Ma c h i n e J o i n t S t o c k L t d C o ， Y u l i n 5 3 7 0 0 5 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e r e a s o n c a u s i n g c r ask i n g o f c n d e r h e a do f d i e s e l e n g i n e wa s a n a l y z e d A f t e r p rop e r me a s u r e s w e r e a d o p t e dt h e c r a c k i n g d e f e c t s h a v e b e e n o b v i o u R b ， r e d u c e d S o m e s u g g e s t i o nat o f u r t h e r i mp rov e q u a l i t y 0 f c 曲n d e r h e a dw e r e p r o p o s e d ， Ke y wo r d s ： c y l i n d e r h e a d ； c r a c k ； s o l u t i o n me a s u res 0 前言 柴油机缸盖结构复杂 ， 壁厚相差悬殊 ， 砂芯 多且复杂 ， 水腔要求流水通畅 ， 工作时温度反复 急剧变化 ， 由于不断产生的膨胀和收缩受阻而产 生交变热应力， 容易导致疲劳失效， 因此要求铸 件结构合理， 材质具有良好的抗热疲劳性能、 铸 造性能和气密性。 我厂缸盖生产采用 Z I 2 1 造型线造型，除主 体芯与射水道芯分别用覆膜砂和桐油砂制作外， 其余砂芯用呋晡树脂砂。栗用双联熔炼 ， 缸盖材 收藕 日期 2 0 0 00 9一。 8 质为 H T 2 5 0 。 1 缸盖裂纹产生的原 因 经解剖发现， 故障部位大都在排气道及顶面 薄壁处， 其特征为裂纹。缸盖裂纹产生的主要原 因为 ： ( 1 ) 排气道处壁厚达不到设计要求。据解剖 结果 ，故障缸盖排气道涡流处壁厚大部分小于 4 m m， 工作时 排气道处温度很高， 容易产生热疲 劳 ， 从而导致裂纹。 ( 2 ) 顶面壁厚达不到技术要求。覆膜砂强 高温作用下发生软化， 被铁液冲刷， 排气孔会越 来越粗而造成“ 漏铁液” 。经反复论证 ， 我们在砂 型内埋人合适的铁管， 铁液一旦进入排气孔， 由 于铁管的激冷能马上凝住， 既保证了型砂浇注初 期气体的排出， 又避免了“ 漏铁液 现象， 3 社会效益与经济效益评估 我厂铸铁车间树脂砂技术改造全面转产后 已成功地生产了 2 4 0 2 8 0系列柴油机缸体和曲 轴。铸件外观质量好， 表面粗糙度 R a 可达 2 5 5 0 1L m ，尺寸精度等级达 C T 9 C T I 1 级，曲轴废 一 5 2一 品率可下降 5 6 ， 工艺一直稳定可靠。 4 结论 综上所述 ， 树脂砂完全可用于大型铸件，甚 至厚大截面球铁铸件生产。 除应由上述的先进工 艺确保质量外 ， 我们认为设备运行状态也绝不可 忽略。再生机脱模率、 除尘设备的除尘效果等都 直接影响再生砂的灼烧减量及树脂粘结剂的加 入量 。 生产中我们将再生砂的灼烧减量严格控制 在 3 0 以下 ， 从而有利地降低 了生产成本 ， 确保 了产品质量。 维普资讯 经验交流柴油机缸盖裂纹产牛的原因及防止措 施 1 2 0 0 1现代铸铁 度较低， 特别是抗弯强度较低， 使得主体芯在高 温铁液作用下软化而引起上浮。 由于主体芯上 起支撑作用的工艺孔芯头射不满 又没有防止主 体芯上浮的措施。铸件结构不合理， 过渡圆角 小且不平滑 ， 容易引起应力集 中。 ( 3 )缸盖本体一些部位达不到 H T 2 5 0 性能 要求。缸盖 由于结构复杂， 各部位冷却速度相差 悬殊 ， 因而各部位金相组织不一致 。 ( 4 ) 孕育效果差 。 我厂采用 7 5 S i F e 作为孕育 剂，由于粒度不均匀且部分孕育剂块度较大， 容 易产生硅偏析； 同时 由于冲天炉熔炼 出来的原铁 液含硅量低 ， 而终硅量要求为 1 8 2 1 ， 所 以孕育剂加入量较多 ， 过量孕育不会带来更大的 孕育效果， 反而易降低铁液温度， 增加成本 ， 使石 墨粗大而降低力学性能， 使铸件内部产生缩孔或 缩松 ， 因此过量孕育有增大缩孔与缩松倾向， 易 使缸盖铸件产生渗漏。 2 防止缸盖产生裂纹的措施及效果 根据以上的分析 ， 采取 了如下措施 ： f 1 ) 保证排气道涡流处壁厚大于 5 5 m m。由 于主体芯复杂且薄弱部位多 ， 增加排气道涡流处 壁厚。 如果完全靠减少主体芯相应部位的厚度来 完成， 势必影响主体芯整体强度而易使缸盖铸件 产生断芯、 浮芯等铸造缺陷， 所以只能采取将排 气道砂芯及主体芯相应部位厚度都适 当减薄 的 办法来保证。 f 2 ) 确保缸盖顶面壁厚达到技术要求。提 高覆膜砂性能。生产覆膜砂时加入一些添加剂 f 如强韧剂) ， 使覆膜砂抗弯强度提高， 因为抗弯 强度是覆膜砂在高温铁液作用下抵抗变形的一 个重要性能。 在上型中放专用砂芯以防主体芯 上浮； 加大过渡圆角， 并在顶面受力部位加设筋 条 ， 增加缸盖顶面刚度； 将外型上模样从分型面 处垫高 l m m ， 使顶面理论壁厚在 6 w a n以上。 加 强生产过程的质量控制。 使孕育剂的粒度均匀且 达工艺要求， 保证冲天炉铁液不氧化， 提高原铁 液的硅量， 使孕育增硅量控制在 0 3 左右。 通过采取以上措施后 ， 柴油机缸盖裂纹故障 有了大幅度下降， 特别是排气道涡流处裂纹基本 消除， 提高了柴油机的使用寿命。 3今后努力方向 玉柴 自9 0年代中期在全国率先提 出了柴油 机维修里程为 l 0万公里 ，同时玉柴机器正朝着 大功率、 轻量化、 环保型方向发展， 对缸盖质量要 求将会更高， 以我厂现在的缸盖品质将很难适应 柴油机发展趋势。 本人就提高缸盖品质提出如下 建议 ： ( 1 ) 加强缸盖底面的冷却。 柴油机工作时 ， 缸 盖底面为爆发面， 直接受高温、 高压燃气的反复 冲击， 而目前我厂生产的缸盖， 采用底盘芯组芯， 其底盘芯用呋喃树脂砂制作， 且内浇道在缸盖底 面， 因而缸盖底面冷却慢 ， 强度和硬度较低 ， 可考 虑采用激冷材料或取 消底 盘芯直接 用湿型砂成 型来提高底面的强度和硬度。 f 2 )采用高效、长效孕育剂来改善孕育效 果。 7 5 S i F e 虽然价格便宜 ， 采购方便 ， 但抗衰退能 力差 ， 可有选择地采用国内外使用效果良好的 高、 长效孕育剂进行孕育， 使孕育效果得到质的 提高。 ( 3 )用蠕墨铸铁取代 H T 2 5 0铸铁生产缸 盖。蠕墨铸铁具有相当高的强度和一定的韧性， 良好的铸造性能以及优越 的抗热疲劳性能使它 特别适用于作为在交变热应力作用下工作的零 件材料， 国内外均有用蠕墨铸铁成 功生产缸盖的 例子 ， 采用蠕墨铸铁生产的缸盖， 其缸盖开裂 倾向大为降低， 使用寿命显著提高。 参考文献 【 I 陶桓 铸铁手册【 M】 机械工业出版社， 1 9 9 3 【 2 】 胨勉己 等薄壁蠕墨铸铁件在 E Q1 4 0 汽车上的应用 正火处理挽救硬度偏差铸铁缸体 濮阳市南乐玛钢厂生产的 B R