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连续铸造铸铁空心型材在内燃发动机三种关键零件上的应用 蒋百灵，许呖 (西安理工大学材料学院) 摘要：连续铸造而出的铸铁空心型材，从成形原理上杜绝了传统铸造的各种缺陷，机械力学和物理 性能优异，为制作高档次的气缸套、活塞环与耐磨镶圈提供了新的选择。 Abstract：Hollowofcontinuouscastiron could allkindsoftraditionalcastdefects profile pipe preclude becauseofthe and are it new theory,mechanical improved．So shaping physicalpropertiessignificantly provides selectionfor level andwear-resistantinsert makinghigh cylinderliner,pistonring ring． 关键词：气缸套，活塞环，耐磨镶圈，铸铁空心型材 liner wear-resistantinsert hollow ofcontinuouscast Keywords：cylinderpistonring ring profile pipe 内燃发动机中，气缸套、活塞环和镶铸于铝活塞中的镍基耐磨镶圈的微观组织和机械性能，是其内在 质量的决定性因素。截至目前，这三大关键零件制造毛坯的6旺100％来自于铸造，其中，气缸套和耐磨 镶圈的毛坯是用离心法铸造的简体，而活塞环毛坯大多用单体或单体双片的砂模铸造方法生产。在内燃发 动机100多年历史上，这两种铸造方法是以技术质量和生产效率不断提高为目标，多种工艺几经淘汰后的 自然选择，它们以显著的技术进步和工艺革新支撑了内燃机的工业化进程。随着对汽车制造和行驶中节能 减排要求的进一步提高，现行的铸造工艺和型坯己现落后。现在，一种可生产高致密、零缺陷铸铁空心型 材的技术——j‘复合物理场约束成形连续铸造技术”已然在中国问世，从而为这三种空心状关键零件提供了 更高品阶的铸造毛坯。 l 复合物理场约束成形连续铸造技术及其产品——铸铁空心型材简介 带复合物理场的水冷结晶器垂直地装卡在保温炉炉膛的末端，使之与保温炉中的铁水通道构成U字 形，铁水从U形通道首端连续注入，从末端升入结晶器，在其中凝固结晶成管壳状简体。置于结晶器上方 的拉拔机构将固体管壳连续不断地垂直上引，实现连续生产。垂直上引法拉拔的铸铁空心型材具备“高致 密、零缺陷、强韧兼备”之特点的技术原理是： ①在重力作用下，铁水中裹挟的气体和轻质浮渣在U形通道首端表面结渣，不可能随重质的铁水经 U形通道进入结晶器。纯净的铁水在结晶器中必然结晶出纯净成分的组织。 ②结晶器中的冷却是由外向内地单向进行，管壳冷凝引致的体积收缩被液柱心部的铁水持续地补缩， 故不可能得到缩松层组织。 ⑨结晶器的冷却速度是砂铸的30倍，是离心铸造的5倍以上，液_+固相变形核率极高，再加上超声 场或电磁场对凝固结晶的影响，所得组织极其细密，其晶粒(共晶团)体积为传统铸造同尺寸截面铸件的 1／8左右，其石墨(球或片)形态细密了3倍以上。 ④高温下拉拔所引起的管壁塑性形变进一步细化了铸态组织。 ⑤铁水持续补充引致的紊流、物理场搅拌和极快速的凝固，使结晶过程中的成分偏析无暇进行，型 材管壁内的化学成分极为均匀。 243 鉴于以上原理性因素，连铸空心型材的组织极为细密，力学、物理、化学性能优异，再加上对空心状 零件而言所具有的近终形特点和高速生产效率，使这一技术及其产品获得了很大的应用空间和性价比优 势。对内燃发动机上的三大零件来说，连铸空心型材或许可带来重大变革。 2气缸套 用离心法铸造筒形毛坯，