柴油機(jī)氣缸蓋滲漏缺陷成因分析及對策

于春杰 顧婷婷 魏明亮 付政

摘 要：柴油機(jī)氣缸是實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)工作的主要組成部件，是柴油燃燒做功的地方，是實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)正常旋轉(zhuǎn)的主要部件之一。而柴油機(jī)氣缸中主要的構(gòu)件——柴油機(jī)氣缸蓋不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且其長期處在一個(gè)惡劣的工作環(huán)境下，受力情況也在隨時(shí)發(fā)生變化。在柴油機(jī)工作時(shí)受到高溫高壓氣體的強(qiáng)烈沖擊，而且伴隨著冷卻水的局部降溫，極易出現(xiàn)氣缸蓋冷熱不均的情況，也是一個(gè)柴油機(jī)氣缸中較易損壞的零件，造成氣缸蓋滲漏缺陷現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī) 氣缸蓋 滲漏 缺陷 分析

中圖分類號(hào)：TK42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）04（c）-0235-01

柴油機(jī)氣缸蓋由于工作環(huán)境、受力受熱程度、本身材料組成等多方面因素影響，柴油機(jī)在工作一段時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)氣缸蓋的滲漏情況出現(xiàn)，氣缸蓋滲漏情況的產(chǎn)生，不僅影響了柴油機(jī)的使用壽命，而且突然的滲漏有可能造成柴油機(jī)的暫時(shí)故障。輕則給柴油機(jī)使用者帶來不便，如果是發(fā)生在一些柴油汽車上面，還會(huì)造成人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，所以進(jìn)行柴油機(jī)氣缸滲漏缺陷成因進(jìn)行分析是非常有必要的。

1 氣缸蓋滲漏成因分析及其相應(yīng)對策

柴油機(jī)氣缸蓋的工作環(huán)境造成了氣缸蓋滲漏成因的多種多樣，我們從以下幾個(gè)方面來對氣缸蓋滲漏成因進(jìn)行客觀分析。

1.1 化學(xué)成分因素

實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，氣缸蓋的中鐵液成分不準(zhǔn)確，硅元素和碳元素的比值過高。鑄鐵凝固結(jié)晶范圍變寬等原因都可能引起氣缸蓋的收縮，特別是在低電壓的情況下，氣缸蓋的收縮程度更加嚴(yán)重。從而引起了氣缸蓋缸體的普遍疏松，導(dǎo)致缸體滲漏現(xiàn)象的出現(xiàn)。

這種滲漏情況的出現(xiàn)應(yīng)該釋放提高原鐵鐵液的碳含量，在增加石墨膨脹時(shí)的凝固點(diǎn)的同時(shí)，降低鑄造鍋爐的孕育量，避免鑄造過程中孕育產(chǎn)生的共晶團(tuán)數(shù)的增加，這個(gè)措施有效地降低了低縮疏松引起的滲漏現(xiàn)象的產(chǎn)生幾率。當(dāng)然，碳元素含量也不能過高，過高也容易造成孕育量不足的情況出現(xiàn)，從而形成石墨粗大，降低了鑄件的力學(xué)性能。因此，必須要從鐵液的原液環(huán)節(jié)就嚴(yán)格把關(guān)，確定原鐵液的質(zhì)量。

1.2 孕育劑的影響

一般柴油機(jī)氣缸蓋的鑄造過程中，使用的孕育劑包括Si-Ba孕育劑或者75Si-Fe孕育劑。據(jù)試驗(yàn)調(diào)查顯示，不同的孕育劑、不同用量對滲漏程度也有不同影響，而且是一個(gè)隨著孕育劑量越大，滲漏傾向越大的正相關(guān)關(guān)系。因?yàn)殡S著鑄造過程中孕育量的增大，主要受到影響的共晶團(tuán)數(shù)也隨著增加，主要是受到孕育量增加提高了孕育的效果，增加了石墨晶體的數(shù)量，而在共晶體相互轉(zhuǎn)化的過程中，共晶體的形成是以石墨晶體為中心點(diǎn)向四周延伸的，從而形成更多的共晶體，這種情況就增加了鑄件的收縮疏松傾向，也是造成氣缸蓋滲漏的主要原因之一。

針對孕育劑產(chǎn)生的氣缸蓋滲漏情況，一般措施是采用合適的孕育劑。經(jīng)過科學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，Si-Ba孕育劑加入量對產(chǎn)生的滲漏影響要大于普通的75Si-Fe孕育劑，有機(jī)結(jié)合兩種孕育劑的作用機(jī)理，在Si-Ba孕育劑的基礎(chǔ)上進(jìn)行少量的75Si-Fe孕育劑補(bǔ)充，能達(dá)到最好的作用效果。

1.3 金屬液壓的影響

氣缸蓋中碳含量的主要形式為共晶成分，而逐漸收縮過程主要集中在幾個(gè)熱節(jié)處，凝固期收縮就成為了產(chǎn)生滲漏的主要原因，而在收縮現(xiàn)象產(chǎn)生以后沒有對缺陷部位進(jìn)行必要補(bǔ)充，也是滲漏原因越來越嚴(yán)重的因素。

由于鑄件過程中，長期是一種固相液相共存狀態(tài)，這種狀態(tài)下的補(bǔ)縮只能用提高金屬液壓的方法來進(jìn)行，金屬中的氣體如果不及時(shí)排除，形成氣泡就會(huì)產(chǎn)生疏松情況。所以主要措施就是采用液壓技術(shù)進(jìn)行金屬的起泡排除。

1.4 各種內(nèi)芯的發(fā)氣量

氣缸蓋中水道芯和油道芯的發(fā)氣量過大，容易形成局部過熱的情況，發(fā)氣量過大還會(huì)引起排氣不暢，形成氣孔引起滲漏，當(dāng)水道芯和油道芯邊角為直角或者銳角時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生散熱慢、凝固晚現(xiàn)象。因?yàn)橐a(bǔ)充相鄰的部位而形成部分收縮的現(xiàn)象，形成收縮疏松。針對這種情況，要對發(fā)氣量進(jìn)行嚴(yán)格控制，盡量避免不均勻發(fā)氣量情況的出現(xiàn)，清理全部的氣眼孔，使排氣過程長期保持順暢。

1.5 澆注溫度

澆注溫度是鑄造氣缸蓋最重要的一環(huán)，澆注溫度越高滲漏就越大，反之亦然。造成這種現(xiàn)象的原因是澆注溫度過高增大了鑄件在凝固時(shí)候的液壓收縮，在此同時(shí)也降低了鑄件的冷卻速度，不利于實(shí)現(xiàn)同步凝固。所以針對這種情況要嚴(yán)格的控制生產(chǎn)工藝，最好把澆注溫度控制在一個(gè)最適宜的位置，調(diào)查實(shí)驗(yàn)顯示澆注溫度在1380℃～1420℃之間最適宜。

2 柴油機(jī)氣缸蓋的未來展望

雖然柴油機(jī)這種高耗能、高污染的機(jī)器設(shè)備在逐漸退出機(jī)器制造行業(yè)，但是我國的柴油機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)今已經(jīng)開始更多地朝著低噪音化、輕量化等方向發(fā)展。許多公司在大力研究柴油機(jī)更加清潔化的同時(shí)，也要注意柴油機(jī)氣缸蓋這一重要部件的研發(fā)，在保證柴油機(jī)工作效率的前提下，認(rèn)真做好每一個(gè)部件的精確制造研發(fā)，這樣才能實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的長效發(fā)展。

3 結(jié)語

對于氣缸蓋滲漏的原因還是需要進(jìn)行長期的摸索探討，合理選擇加工工藝，做好從材料選擇開始，到鑄件制作，最后投入運(yùn)行的一切準(zhǔn)備工作，把氣缸蓋滲漏概率降到最低，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)更高、更好發(fā)展目標(biāo)。

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