[01245424]发动机缸体用灰铸铁材料加工性能研究

课题来源

课题类别：河南省科技创新杰出青年支持计划项目（项目编号：104100510005）

技术原理与关键技术

通过Cu、Cr、Mo等合金元素的单独或复合添加，对缸体用灰铸铁进行合金化处理，可显著提高其抗拉强度。设计不同配比的Cu、Cr合金，分别对灰铸铁进行合金化处理，对同等强度的灰铸铁进行切削加工性能测试，通过测定切削力大小及刀具磨损程度，优化出最佳合金化配比工艺。研究微量合金元素Ti、Nb的加入对灰铸铁组织性能的影响，通过切削试验、力学性能试验以及微观组织观察，找出Ti、Nb的含量对缸体用灰铸铁材料组织和性能的影响规律。采用75SiFe、BaSi、SrSi等孕育剂的单一孕育和不同配比的复合孕育，制备高强度灰铸铁，对灰铸铁的显微组织、力学性能、切削加工性能进行研究，通过试验得出孕育剂种类、配比与加工性能之间的关系。

技术指标

申请书中所提的技术指标为：探索出合金元素、孕育剂和铁水过滤对加工性能的影响;优化设计出力学性能及加工性能优于加铜灰铸铁件的合金成分及浇铸工艺;研究成果指导灰铸铁缸体材料的材质及生产工艺的设计。

实际达到的指标为：通过力学性能及切削性能试验，优化设计出了合金化配比以及孕育剂种类、配比的最佳铸造工艺;研制出具有自主知识产权的用于铁水过滤的高性能SiC过滤器;探讨了微量合金元素Ti、Nb的加入对灰铸铁组织性能的影响;研制了两套具有自主知识产权的用于切削力标定的标定装置及方法。

成果创新 优化出了采用Cu、Cr复合合金化生产高强度灰铸铁的最佳配比工艺;探讨了合金元素Nb及杂质元素Ti的含量对灰铸铁切削加工性能的影响;通过试验得出孕育剂种类、配比与加工性能之间的关系;研制出具有自主知识产权的用于铁水过滤的高性能SiC过滤器;开展了切削加工切削力测量的研究，建立了具有自主知识产权的切削力标定的新方法。

作用意义 项目所开发的“复合合金化及复合孕育技术”在一拖铸造公司及河南省中原内配股份有限公司所生产的缸体类铸件中得到应用。在保证满足铸件力学性能要求的前提下，同强度铸件的切削加工性能明显提高，新换装的组合刀具在保证加工精度的前提下，可连续加工缸体或缸盖类零件数量较之前提高了近20%。

一拖铸造公司自2013年以来共生产发动机缸体、缸盖类铸件共计24万件，由于采用本项目的复合合金化以及复合孕育技术，每件节约成本约5元，年节约成本120万元。

河南省中原内配股份有限公司自2013以来，采用本项目的复合合金化以及复合孕育技术生产气缸套等高强度灰铸铁件，在生产期间对所产批量气缸套进行了抽样检测，充型完整、表面光洁、未发现明显铸造缺陷，达到HT350的标准，满足产品的技术要求。与原有铸造技术相比，在保证强度、硬度相当的前提下，切削加工性能明显提高。

推广前景及措施

本项目的研究成果在中国铸造行业具有很好的推广应用前景，在保证铸件品质要求的前提下，通过提高铸件的切削加工性能，缩短因刀具磨损而需重新调整或换装刀具的时间，提高了生产效率，降低了生产成本。

该项目的完成，为中国一拖铸造公司及河南省中原内配股份有限公司带来了明显的经济效益，在发动机缸体、拖拉机壳体、飞轮、气缸套等铸件上得到成功应用。在激烈的市场竞争条件下，为企业如何降低产品成本，提高生产率提供了一条可供借鉴之路。

目前主要问题是如何进一步扩大应用范围，尽快使该研究成果在更大范围得到推广和应用，以期产生更大的社会和经济效益。

尽快与有关单位和部门协调，争取早日解决。