影响蠕墨铸铁发动机铸件尺寸的因素及控制工艺

大批量流水线生产条件下,稳定的铸件机械性能和铸件尺寸的一致性非常关键,也是机加工工厂的需要。结合我司蠕墨铸铁件大批量流水线生产工艺的特点,从铸造收缩率设计、型芯尺寸控制、芯盒模具的维护保养、熔炼工艺的设计等方面介绍了提升蠕墨铸铁发动机铸件尺寸精度的工艺方法,通过系列措施的实施和验证,使发动机铸件尺寸精度稳定达到DIN 1686 GTB15公差要求。

宽幅温度和应力范围下蠕墨铸铁的蠕变试验及本构模型对比研究

随着发动机功率密度的增加,气缸盖在运行过程中所承受的温度和应力也增加,因此蠕变损伤预测需要考虑准确的蠕变本构模型和参数。针对蠕墨铸铁(Compacted Graphite cast Iron,CGI)气缸盖大范围的温度和应力工作条件,开展温度450~550℃、试验应力100~300 MPa条件下的CGI蠕变试验,进行表征宽幅温度和应力下CGI最小蠕变速率的蠕变本构模型对比研究。研究表明:与较小的温度和应力范围相比,在宽幅条件下CGI更容易发生蠕变损伤,且温度相比应力更能促使CGI发生蠕变变形;分别基于Norton⁃Bailey幂律模型、Garofalo双曲正弦模型和变形机制的真应力(Deformation Mechanism⁃based True Stress,DMTS)模型,结合多目标优化方法,构建了CGI蠕变本构模型。其中,基于DMTS模型的CGI蠕变模型有73%的预测值在两倍误差范围内,吻合效果在三种模型中为最佳。

浇注前停留时间对蠕墨铸铁蠕化衰退的影响

采用显微镜、硬度计、拉伸试验机以及光谱分析仪等研究了在蠕化处理后浇注前铁液停留不同时间对蠕墨铸铁显微组织、化学成分和力学性能的影响。结果表明:随停留时间延长,石墨球化率和珠光体含量都有一定程度增加,但停留时间在15 min以内浇注则蠕墨铸铁中蠕虫状石墨均在70%以上,基体中珠光体含量均在60%以上,抗拉强度在350 MPa以上,硬度在220 HBS以上,其蠕化衰退不十分明显;蠕墨铸铁的力学性能和显微组织最终取决于残留稀土、镁含量之和与硫含量的比值。

磷硼蠕墨铸铁压榨辊的铸造生产

通过介绍磷硼蠕墨铸铁压榨辊的生产工艺过程,论述了蠕墨铸铁压榨辊优于普通灰口铸铁压榨辊的理论依据及磷硼蠕墨铸铁压榨辊的生产原理。

含有Cu、Mo、Sn的高强度蠕墨铸铁的蠕变行为

研究了一种含有Cu、Mo、Sn的高强度蠕墨铸铁在623～823 K、40～150 MPa的蠕变行为,观察了不同形态的蠕变损伤组织并分析了蠕变变形及断裂机理。当T/Tm>0.5(T为使用温度,Tm为蠕墨铸铁熔点)、载荷大于150 MPa时这种蠕墨铸铁的蠕变变形显著,且变形主要来自基体变形、蠕变空洞的形核长大以及石墨/基体界面的开裂。随着温度的提高和载荷的增加,蠕变变形逐渐由晶界移动转变为晶内变形。在蠕变过程中有两种开裂机制:(I)微裂纹在石墨/基体开裂处形核长大并优先沿铁素体向基体扩展,与邻近石墨/基体开裂连接而逐渐形成主裂纹;(II)晶界处的蠕变空洞形核长大转变成蠕变裂纹。氧原子通过石墨的连通性向组织内部扩散,造成上述两种裂纹表面氧化。由于,石墨、铁素体、珠光体三者性能的差异,石墨/铁素体界面比石墨/珠光体界面更易发生开裂。另外,在773 K、823 K组织中的珠光体分解明显,层片状渗碳体逐渐转变为短棒状,在晶界附近则以颗粒状为主。

石墨蠕化率对蠕墨铸铁受热变形趋势的影响

通过模拟蠕墨铸铁制动受热变形试验,采用薄片试样,模拟列车蠕墨铸铁制动盘使用时的受力情况,设计受热变形试验工装,给予试样两端一个相同的、较小的变形量(弹性变形范围内),模拟列车制动工况温度150℃,加热保温30 h,自然冷却后,在自由状态下测量试样的永久变形量,对试验数据进行统计分析,通过重复做多组试验来研究不同石墨蠕化率(35%、50%、70%、90%)对蠕墨铸铁受热变形的影响。结果表明:在石墨蠕化率35%~90%范围内,随着蠕化率增加,蠕墨铸铁受热变形的趋势增大。