柴油发动机铝缸盖材质及工艺研究

论文摘要

针对缸盖的使用工况和设计要求,在ZL114A材料的基础上优化了铝合金的主要成分配比。研究了Sr变质剂的加入量和变质处理后的保温时间对合金力学性能的影响,研究表明:Sr含量在0.01%以上可以达到理想的变质效果。研究了Mg含量对合金力学性能的影响,研究表明:Mg含量在0.5～0.6%范围内可以满足力学性能要求。分析了合金元素对铝缸盖材质力学性能的影响,确定了合金元素的配比。分析了影响铸件气孔的因素,把铝液的质量和精炼除气作为生产工艺的控制重点。研究并确定了熔体处理工艺和工艺参数,成功控制了铝铸件针孔缺陷。研究了铸态和热处理态材料的组织和性能,确定了铝合金缸盖的最佳热处理工艺,研究结果表明:热处理后组织与铸态组织相比,共晶硅形态趋于粒化和圆整,Mg2Si相分布趋于弥散细小,强度和硬度有显著地提高。运用相关的铸造理论和试验数据,分析了缸盖生产中需要解决的关键技术,设计了缸盖的铸造生产工艺。结合生产实际,分析了缸盖的铸造工艺缺陷,把顶注工艺改进为底注工艺,降低了铸造废品率。通过本研究工作,成功实现了柴油发动机铝缸盖的国产化,为大批量生产奠定了基础,已实现日产100件合格铸件的能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 铸造铝硅合金在车用发动机领域的研究动态和发展趋势
• 1.2 铸造铝硅合金熔体处理的方法及国内外研究现状分析
• 1.2.1 铸造铝硅合金的组织特点
• 1.2.2 细化处理
• 1.2.3 变质处理
• 1.2.4 铝熔体的净化处理
• 1.2.5 铸造铝硅合金的热处理
• 1.3 铸造铝硅合金氢气孔倾向分析
• 1.3.1 气孔对铝合金铸件性能的影响
• 1.3.2 成因分析
• 1.3.3 主要影响因素和预防途径
• 1.3.4 精炼除气
• 1.4 本课题研究的主要任务和目的
• 第二章 试验方案设计和方法的确定
• 2.1 产品结构特点和对材料的性能要求
• 2.2 铝缸盖材质的选用
• 2.3 试验方案和研究路线
• 第三章 合金熔体处理工艺研究
• 3.1 主要合金元素对合金组织性能影响分析
• 3.2 合金元素确定和原材料的选用
• 3.3 熔炼工艺
• 第四章 铝合金的材料试验
• 4.1 试样的制作和检验
• 4.1.1 铝合金的熔炼工艺
• 4.1.2 试样的铸造工艺
• 4.1.3 试样的炉前检验
• 4.1.4 试样的性能检验
• 4.2 Mg含量变化对机械性能影响的试验
• 4.2.1 试验方案
• 4.2.2 试验结果分析
• 4.3 Sr含量变化对机械性能影响的试验
• 4.3.1 试验方案
• 4.3.2 试验结果分析
• 4.4 热处理工艺研究
• 4.5 变质处理后保温时间对机械性能影响的试验
• 4.5.1 Sr和Mg的烧损
• 4.5.2 保温时间对针孔度的影响
• 4.6 试验结果
• 第五章 在缸盖上的应用试验
• 5.1 缸盖的铸造工艺
• 5.2 缸盖的生产试验和机械性能测试
• 5.2.1 生产试验
• 5.2.2 质量检验
• 5.3 装机试验验证
• 第六章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 结论
• 6.3 研究方向和展望
• 第七章 致谢
• 第八章 主要参考文献