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汽车发动机缸体用材料的发展现状,以下三种

发布时间:2023/6/21 2:55:35   
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汽车发动机缸体用材料的发展现状,以下三种材料很关键

汽车发动机缸体(简称汽缸体)是发动机中最重要的部件,约占整车总质量的18%,具有十分复杂的结构,且壁厚分布不均匀,最薄处仅为3~5mm,工作环境极其恶劣,由于处于高温、高压的工作条件下做高速相对运动,缸体零件的内部会产生很大的机械应力与热应力,同时还需要承受剧烈的摩擦磨损,因此,汽缸体材料的选择就尤为重要了,目前,在汽缸体材料中应用较为广泛的主要有以下三种。

一灰铸铁汽缸体

由于灰铸铁具有良好的机械性能和铸造工艺性能,以及优越的减震性和耐磨性,自然成为汽缸体的首选材料,目前,大部分灰铸铁缸体铸件均由HT、HT、HT等材质制备而成,在灰铸铁中,碳元素的形态对其力学性能有着重要的影响,当以石墨碳元素形态出现时,由于石墨本身具有优良的润滑性能,能够防止缸体的剧烈磨损,但是片状的石墨长而薄,表面平坦,端部尖锐,其平坦的表面容易造成石墨脱落,尖锐的端部在承受负荷时容易产生应力集中,从而易产生裂纹,使铸件的力学性能下降,进而限制了灰铸铁的适用范围。

二蠕墨铸铁汽缸体

为了满足汽车发动机缸体对材料的使用需求,人们通过改变铸铁中石墨的形状研制出蠕墨铸铁。与灰铸铁相比,蠕墨铸铁中的石墨表面比较粗糙,形状变得更短且厚,端部也比较圆整,通常长厚比保持在10以下(灰铸铁一般为50~)。这种粗糙的表面能抑制石墨的脱落,圆整的端部使应力分布的更加均匀,有效地抑制了裂缝的产生与拓展,蠕墨铸铁由于具有这种独特的石墨形态,在很大程度上提高了其抗拉强度、疲劳强度、伸长率、耐磨性等综合力学性能。同时,在成型、加工工艺性能方面蠕墨铸铁也毫不逊色于灰铸铁,同样能够生产出跟灰铸铁一样复杂的缸体铸件。用螺墨铸铁代替灰铸铁生产缸体,不仅能够减小缸体的质量和壁厚,还能降低缸体的磨损和发动机的油耗,从而使发动机的使用寿命和效率提高

三是铝合金汽缸体

首先,与铸铁材料相比,铝合金质量更轻,应用铝合金材料制备的发动机缸体可减重30%左右。其次,铝合金材料导热性能更好,利于散热,有效地避免了发动机在工作时造成的局部过热。第三,目前,大多数汽车的驱动采用前置发动机,由于应用铝合金材料制备的缸体减轻了发动机的重量,使汽车前后的重量比分布更加均衡,能很好地避免了汽车在高速行驶时出现转向偏差现象,从而使汽车的操控性和安全性更高。第四,随着铝合金材料研发的发展,当前发动机的主要零部件逐渐被铝化,如缸盖、活塞等,铝合金缸体与发动机各构件的热膨胀系数渐渐趋向一致,使各构件间的间隙在受热时变化很小,从而可使发动机工作时的冲击噪声和机油消耗减少,也能使因冷热冲击所产生的热应力减少。总之,应用高性能的铝合金材料制备汽车发动机缸体已经成为体现当代汽车技术水平的标志之一,目前,铝合金发动机缸体主要是由铸造铝硅合金制备而成,在轻型车、轿车及微型汽车上应用较多。

总之,应用高性能的铝合金材料制备汽车发动机缸体已经成为体现当代汽车技术水平的标志之一。目前,铝合金发动机缸体主要是由铸造铝硅合金制备而成,在轻型车、轿车及微型汽车上应用较多。



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