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2013 国铸造活动周论文集 蠕墨铸铁发动机的优势及必威体育精装版进展 金晓春，刘金城，史蒂夫道森 （欣特卡斯特） 摘要：本文阐述了蠕墨铸铁的性能可以优化发动机的设计和功能。基于在欧洲，亚洲和美洲的生 产经验，应用蠕墨铸铁铸铁可以为减轻发动机的重量、尺寸，提高动力，降低噪音、震动和改善 不平顺性提供新的机会。对于重载发动机来说更是如此。在乘用车中，采用蠕墨铸铁可以生产更 小更紧凑的发动机缸体，使得整装蠕墨铸铁发动机比同样排量的铝合金发动机重量更轻。文中以 V6和V8柴油发动机为例阐述了这种设计。 关键词：蠕墨铸铁；发动机；生产经验；必威体育精装版进展 1 前言 虽然在1948 年人们就首次观察到了蠕虫状石墨铸铁，但是稳定生产蠕墨铸铁所需的狭窄控制 范围妨碍了像气缸体这样复杂蠕墨铸铁零件的大批量生产;直到有了先进的过程控制技术，大批量 生产才成为可能。还有，大批量生产还必须等到现代测量电子学和计算机技术的到来。随着上世 纪九十年代铸造技术的发展和铸造方案的解决，第一款批量生产的发动机气缸体在1999 年开始生 产。现在，每个月为发动机和汽车制造商生产的蠕墨铸铁气缸体超过50,000 个，其 包括：奥迪、 克莱斯勒、达夫、戴姆勒、福特、现代、美洲豹、吉普、陆虎、曼、纳维斯 、梅赛德斯、标致- 雪铁龙、雷诺、斯坎尼亚、大众和沃尔沃。 排放法规和对小体积高比性能的需求继续驱动柴油发动机技术的发展。虽然较高的最高点火 压力Pmax 提高了发动机的燃烧效率，造成的增加的热负载和机械负载需要新的设计方案。鉴于新 发动机设计方案通常倾向于支持3 到4 代的车辆，所选用的工程材料必须既能满足当前设计需求， 同时又能为未来性能的提升提供潜力，而且无须改变缸体的整体结构。蠕墨铸铁能很好地满足当 前的和将来的发动机设计和功能的需求。 2 发动机设计的机会 与传统灰铸铁相比，蠕墨铸铁提供了以下机会:①在当前运行负载下减小壁厚；②通过提高Pmax 和负载提高比性能；③由于减 了铸态性能波动，可减小安全系数；④减小缸筒的膨胀和变形； ⑤降低噪音，震动和改善不平顺性 （NVH ）；⑥缩短螺纹啮合深度从而缩短螺栓长度。 上世纪90 年代 期，大多数蠕墨铸铁开发活动集 在减重方面。表1 给出了不同铸造厂家和 发动机制造商进行的设计研究 所获得的减重数据。括号中的减重数据指的是由发动机制造商正 在生产的和已经发表的蠕墨铸铁气缸体减重百分比。以xx.x 为标记的气缸体不曾用灰铸铁生产过， 但是发动机制造商对每一个案例都公开表示过，如果该气缸体用普通灰铸铁来生产，需要额外增 加重量以满足耐久性的需求。虽然减重潜力取决于原始气缸体的尺寸和重量，表 1 所示的数据表 明，灰铸铁转换设计成蠕墨铸铁时，减重10%～15%的数值是合理可行的。 1 2013 国铸造活动周论文集 表１ 与灰铸铁气缸体相比，蠕墨铸铁铸铁气缸体重量降低数据 发动机尺寸 灰铸铁缸体重量 蠕墨铸铁缸体重量 减重 发动机类型 (升) (kg) (kg) 百分比 1.6 直列-4 缸汽油机 35.4 25.0 29.4 1.8 直列-4 缸柴油机 38.0 29.5 22.4 2.0 直列-4 缸汽油机 31.8 26.6 16.4 2.5 V6 (赛车) 56.5 45.0 20.4 2.7 V6 柴油机 xx.x 厂家必威体育官网网址