如翻蜥。
王成刚,马顺龙。
一汽铸造****。
技术中心,吉林。
长春 13摘要:介绍了国内外汽车业的发展状况和铸件在汽车上的应用概况。重点介绍了缸体、缸盖、曲轴、排气管、驱动桥壳、制动盘(毂)等铸件所用材料的现状,以及adi高硅钼球铁、蠕铁、灰铁和mg、合金等汽车铸件用材料的最新应用趋势。
关键词:汽车铸件;材料;现状;发展中图分类号:th
文献标识码:a
文章编号。收稿日期修定日期。
汽车业的发展。
作者简介:王成刚(19一),男,吉林九台籍,毕业于大连理工大学。
工程师,主要从事黑色铸造材料的研究与开发工作、
近年来,由于世界经济的稳定发展和一些包括。
创新,通过跨行业沟通与合作,我国汽车轻量化才能[5]巩济民_围内盖包球化处理技术应用现状及问题对策【jj现代铸铁,实现整体跨越。
6】金永锡,陈培忠,田迎新.盖包球化处理工艺的盖包设计与应用[j】现代铸铁。
参考文献。7】株式会社大纪 ,l厶工柴所./f力灭用高熟伍尊了,,l唐靖林,曾大本.面向汽车轻量化材料加t技术的现状及发展ijj
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厶./f力。
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疋合金ijj素形材。
铸铁产业沙龙——铸铁熔炼及铁液处理技术文集[c1扬州:现代。
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铸铁编辑部。
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研究lli特种铸造及有色合金。
41e伟.ht高强度缸体缸盖材料熔炼技术研究[jj现代铸铁,编辑:王峰。
编审:周。亘。
囵丝《现代铸铁》增刊一。
舷。鹾d 如。
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中国在内的发展中国家经济快速发展的带动,以及汽车行业制造技术的进步,人们对汽车产品的需求。
日益旺盛,汽车产销量连年攀升,20年世界汽车。
生产总体稳定,共生产汽车7 3万辆,同比增长5.4但200年爆发的金融危机在世界范同内迅速蔓延并导致经济的整体衰退,t业行业也遭受到巨大打击,汽车行业亦不例外,伞球仅生产汽车7 0万辆,同比下降3.7这种状况在200年得以延续 21但总体来看,随着经济的复苏、汽车技术进步与结构调整,作为人们重要消费品之一的汽车行业,仍然具有乐观的发展前景。
由于中国经济的快速发展,20年国内汽车销售总量达到888万辆,实现连续9年的两位数快。
速增长。20年的金融危机也对同内汽车产生了较。
大冲击,仅实现销售938万辆,增长率下滑至年上半年,国家实施了一系列促进汽车。
工业发展的政策,以及闰内经济发展的宏观趋势相对稳定,汽车产销逐步走}i{低谷,呈现良好发展态。
势,20年汽车产销量均首次超过130万辆,再。
次实现两位数增长,在世界范围内可以用一支独秀来形容。汽车行业在国内保持发展迅猛的态势,在可预期的未来同样具有很好的发展空间,预计201年将会实现180万辆的产销目标 j
图1为200年以来的中国汽车产量;图2为200年以来全球汽车产量情况lll
■_全球汽车产量—一增速。
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罄。图2 2年以来全球汽车产量情况。
铸件在汽车上的应用状况。
.1国内铸件的生产状况。
铸造行业是一个既古老又现代的行业,铸造产品应用于各行各业,铸造行业的总产值已占到国民经济总产值的0.5是经济发展的重要基础行。
业之~。铸造行业在巾国发展迅速,20年我国铸件生产总量已达到世界第一位,至200年连续6年保持。
世界第一,且铸件生产总量呈持续、快速增长的趋势,图3列出了我同200年至200年各年度的铸件产量,表1为我国200年铸件产量,表2为200年我国铸件的行业分布。世界范围内铸件也呈逐步。
上升的趋势,20年世界铸件产品总量在7 5万。一。蛙。
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图年各年度我国铸件生产总量/万t
现代铸铁增刊,2篓塑塑鲨囵。
表1 2年全国铸件产量。
表2 2年全国各行业铸件产量[24
左右,而200年将达到近1亿t[2
从表1、表2、图3的统计数据中可以看出,铸。
铁件占据铸件总产量的3/4仍然是最为重要的材。
料;在铸件的行业分布中,汽车是铸件的最大需求行业,达到18.这主要得益于我国汽车行业的快速发展,而且这一趋势仍然将进一步延续。
我国铸造行业的快速发展主要是国内、国外两。
个大环境所促成的。近年来国内国民生产总值以10%左右的速度迅速发展,铸造产品在汽车、机械、冶金、建筑等行业均取得历史性的飞跃式发展,致。
使国内对铸件的需求逐年快速增长;发达国家也是铸件应用的重要市场,但这些国家受制于越来越严。
格的环保要求、高昂的人工制造成本,与中国低廉的铸件**形成鲜明对比,致使其铸件制造企业逐。
年下降,转向从中国等发展中国家采购,故也促成了国内铸件大量出口,增加了国内铸件的需求度。
可预见的将来,铸造行业仍然是中国最重要的基础行业之一,我国铸件产品在全球市场份额中也。
曩望奎塑鬯至!璺《现代铸铁》增刊——
会进一步增加。国内铸造行业的优势地位,全球尤其是中国经济的快速发展,决定了铸件产品具有越来越广阔的销售市场,铸造行业面临很大的发展机遇。2_铸件在汽车上的应用。
汽车行业在中国经历了前所未有的迅猛发展,而汽车产品恰恰是铸件的最大用户,我国汽车的庞大市场,会使汽车铸件的需求大幅增加。铸件是汽车产品零部件的重要构成之一,平均每辆汽车上约有。
0%~质量的零部件为铸件产品,同样大约每年有20%左右的铸件是为汽车行业生产的,即目前中国每年约500万t铸件流向汽车制造与服务行。
业[3-汽车零部件中有很多重点零件也是由铸件来制造的,一些结构复杂的汽车零部件如发动机缸体、缸。
盖等,铸造优异的成型工艺是其它制造方法难以实现的,同时铸件的材料性能又可以满足这些零部件。
的使用性能要求且**低廉,这是铸件在汽车零部件上应用并在相当长的时间内也能够得以延续的重。
要原因。但是铸件在汽车上的应用也面i临各方面的考验。汽车轻量化、节能环保的要求,不仅是采用al、合金来代替铸铁材料,一些塑料件、陶瓷件等更轻的汽车铸件产品正在蚕食铸件产品阵地;同样,随着汽车性能提高与安全性能的要求,一些产品如曲轴等采用锻件制造也越来越多。
再次,铸造是耗能与污染的重要行业,由于节能环保的要求,如同发达国家一样,社会对铸造行业的排斥将越来越强烈,铸造行业面临着巨大压力,而清洁化铸造的生产方式并不是一朝一夕能够实现的,并会带来成本的增加,这是更需要关注的。
汽车重点铸件的材料现状与发展。
.1缸体。传统的汽车发动机缸体材料牌号是ht2至。
毒 j|薯≯e哇峨舭。
鐾量舀。今仍然占据主导地位。但随着汽车发动机性能的逐步提高和轻量化的需求,发动机缸体材料也在进行着快速革新。
主要有3个方向:一是提高灰铸铁牌号至ht3甚至ht3以提高缸体强度和性能,均已大批量应用。但受al合金强度和热疲劳l生能的。
限制,在大马力发动机缸体上还不能够满足要求,且。
成本也较高。3_缸盖。
如一汽集团引进的德国道依茨发动机缸体和大马力的6dl缸体等;二是采用蠕墨铸铁生产发动机缸体(图4),具有高强度、疲劳性能好的优势,利于薄壁发动机缸盖是al合金应用的重要领域,尤其在乘用车缸盖市场,基本被al合金材料所垄断(图6)。在载重车市场,大马力发动机缸盖也已很少使用化设计的优点,可承受更大的爆发压力,减少缸筒变形,功率提高10%现已大批量应用于生产,目。
前每年已有100多t蠕墨铸铁缸体提供给汽车制造公司,如奥迪v8、福特、现代、ma奔驰、以及。
大众公司另外一些汽车缸体等;三是al合金缸体(图5),发展势头最为迅速,代表乘用车缸体的重点发展方向。通常需镶套处理(过共晶a1合金除外),质量明显减轻,汽车能耗降低,国内外主要汽车厂商。
灰铸铁,取而代之的是蠕墨铸铁缸盖,可以解决灰铸。
铁缸盖的使用开裂问题(图7)。
.3曲轴。汽车发动机利于节能减排的重要性能升级工艺是发动机的增压技术应用,无论是汽油发动机还是柴油发动机,尤其在载重车市场,由于发动机爆发压。
力增大,致使以往采用的珠光体球铁曲轴的使用性能已不能满足要求,而转用40c等锻钢材料来制。
造。但随着珠光体球铁曲轴圆角滚压、感应淬火等技术的发展,球墨铸铁曲轴在乘用车和中低马力发动机载重车市场占有大量市场份额(图8)。此外,采用。
现代铸铁》增刊兰日。
等温淬火球墨铸铁制造发动机曲轴在国内外也进行了较深入的应用研究(图9)。
.5驱动桥壳。
国内汽车驱动桥壳主要是由qt4来制造。
的,但随着载重车重型化的发展,重型载重车桥壳出现了以欧洲为代表的铸造桥壳和日本为代表的冲焊桥壳两个方向,铸造桥壳又可分为铸铁(图12)和铸。
钢(图13)两种,铸铁桥壳主要是通过强度提高和工艺设计来提高桥壳的载重能力,如高性能一体化桥3.4排气管。
汽车发动机排气管材料是伴随着发动机性能的提升而逐步变化的,经历了灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁直至高硅钼球铁或蠕铁、高镍球铁、不锈钢等发展历程。灰铸铁材料由于排气管易于开裂的问。
题已基本不用,铁素体球铁和蠕墨铸铁排气管在国。
内仍然大量应用,但所能承受的高温疲劳性能也日益不能满足发动机性能发展需求。近十几年来,在。
国外发动机排气管上高硅钼球铁或蠕铁作为一种具有优异的热疲劳性能、抗氧化性能和抗高温蠕变性能的材料,已得到大量而广泛的应用(图10)高镍球铁和不锈钢排气管主要适用于涡轮增压发动机排气管上,以实现在900以卜工作条件下的使用性能要求(图11)
囵现代铸铁》增刊。
壳的应用,很好地达到了使用要求;而冲焊桥壳在国内一些厂家引进后由于焊缝开裂和形变的原因,未。
达到预期效果。3.制动盘(毂)
乘用车主要采用盘式制动,而载重车主要是毂式制动,也有两者结合,各有优点。其主要使用材料。
是ht2或相近的灰铸铁材料(图l4)要求材料具有很好的导热性能和冷热疲劳性能,所以要求石墨。
赫胁耐—酶。
圃圜既目—是a型,但可以呈粗大的石墨形态以利于热传导;采用低合金(如钼镍合金)灰铸铁、高碳灰铸铁制造汽车制动盘(毂)会具有更理想的使用效果;采用蠕墨铸铁制造制动盘(毂)也有大量的研究。在豪华轿。
车或跑车领域已开展使用陶瓷材料来进行制动盘(毂)的制造。
其它汽车铸件如各类发动机、底盘的支撑件、结。
构件,如各类支架、盘体、壳体、转向零件等,依据使用性能需求,大量采用铸铁材料来制造。随着汽车环保要求的发展,灰铸铁、铸钢的应用比例逐步呈下降趋势,而高性能球墨铸铁、mg合金、al合金及特种铸铁材料呈进一步增加的趋势。
汽车铸件用材料的发展趋势e5-
以铸铁件为代表的铸件目前是汽车用铸件的主体部分,尤其是球墨铸铁件的应用取代了很多铸钢和灰铸铁件,并导致可锻铸铁在汽车零部件应用上基本接近消失,其优异的强韧性能和易控的生产方。
式使其应用比重逐步增加,高强高韧性球墨铸铁的研发生产将成为球铁持续应用的重要基础。
另一种优异的_=_程材料——等温淬火球墨铸铁近年来受到汽车行业普遍关注,具有优异的力学性能,在国外取得迅速发展并应用良好,世界范围内的年产量已达到50万t左右,年增长率达到15%而。
其中50%左右的铸件应用于汽车零部件上。国内一些汽车厂家也大力开展相关应用研究,在曲轴、齿轮、支架、结构件等方面的应用研究取得可喜成果,并得到实际应用。
高硅钼球铁、蠕铁是上世纪90年代发现并取得大力应用的另一种具有优异的高温性能的工程材料,具有很好的高温疲劳强度、抗氧化、抗蠕变性能,其工作温度可达到880是发动机排气管理想的使用材料。
传统的灰铸铁材料在汽车缸体、变速箱壳体、制。
动盘(毂)等零部件上依然应用,但随着汽车性能的。
t25牌号应用比例逐年降低,提高灰铸。
蠕墨铸铁白194年发明以来,由于稳定的生产范围较窄,且性能未引起人们的关注,应用一直较少。直至先进的生产控制技术研究成功并有效地投。
一。现代铸铁》增刊。
固。蠕墨铸铁材料由于具有比灰铸铁和al更高的抗拉强度(高75%弹性模量(高40%和疲劳强度(高100成为目前发动机缸体缸盖设计的理想材料。
汽车轻量化的要求是采用mg、合金来制造汽车铸件。汽车每减重10%油耗降低5.5排放。
减低10%左右,而al合金密度仅为fe的1/3而强度与灰铸铁相当,成为取代灰铸铁制造发动机缸体缸盖的理想材料。al合金铸件在世界范围内近年来取得快速增长,而具有更轻密度的mg合金伴随研究应用的深入,在汽车方向盘、座椅骨架、仪表盘、罩盖等零件上也得到快速应用。
结束语。铸件在汽车上的应用非常广泛,尤其自球墨铸铁及高性能mg、合金稳定生产以来,铸件在汽。
车上得到大量应用。铸件在汽车上的应用涵盖了从底盘到发动机、从结构件到保安件、从普通件到核心件的各系统部件,为汽车生产技术的提升起到了重要作用。
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常用铸件结构的特点
类别。性能特点。结构特点。形状可以复杂,结构允许不对称。有箱体形 筒形等,例如,用于发动机的汽缸体 简套 各种机床床身 底座 乎板 平台等铸件。流动性好 体收缩和线收缩小。综合力学性能低,抗压强度比。灰铸铁件。抗拉强度高约3 4倍。吸振性好。弹性模量较低。流动性与灰铸铁相近 体收缩比灰铸铁大,而线收...
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