材料成型论文----机械系.doc

发动机类铸件的生产属大批量、专业化流水生产性质，一般年生产纲领，少则上万件，多则几千万件。产品结构复杂，铸造难度大，相应生产工序多、工艺装备的要求也高，如发动机缸体、缸盖等铸件，既有复杂的内腔和外形结构，又要求薄壁及高度精确的毛坯尺寸。而影响发动机性能的关键因素又取决于结构的设计，材料的选择和制造技术。其中材料的选取又是重中之重。材料的型号繁多、品种各异，每一种材料都有其不同的具体化学成分
和各种性能，而且材料的结构、性能还随制备方式与处理工艺而变。
到目前为止，在材质的选择上，车用发动机缸体缸盖的材质主要有灰铸铁，铝合金，蠕墨铸铁等。随着发动机朝着大功率、环保方向的发展，灰铸铁的牌号越来越高，现在运用普遍的是HT250，而HT300也已应用于缸体、缸盖的生产，个别产品性能要求达到HT350。
1 发动机的基本构造
发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机见下图1．1所示。要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统：曲柄连秆机构、配气机构、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统、起动系统[1]。
2 发动机关键零部件材料概述
21 铝合金活塞
铝合金的一个优点是密度小，约为铸铁的1／3，在同样强度的情况下，它比钢铁材料轻许多可大大减少活塞的质量及往复运动的惯性力，对缸壁的侧压力和冲击力也较小。从而减小活塞组与缸壁以及活塞销的摩擦力，并降低它们的磨损力量。铝合金的另外一个优点是导热性好，工作时，活塞表面温度比铸铁的低，而且活塞顶部的积炭也较少。迄今曾经使用过的活塞材料大致四类：A1．Cu-Ni—Mg系、A1一cu．si系、共晶型A1一si—Cu．Mg系及过共晶型一si—Cu．Mg前两类由于存在线膨胀系数大、比重大、体积不稳定的缺点早已被淘汰[3]。目前国内使用的铝活塞材料主要是共晶型铝硅合金，ZLl08(ZAISil2Cu2Mg)、ZLl09(ZAlSil2CulMgiNil)。随着发动机性能的不断提高，共晶型铝硅合金已越来越难以达到使用性能要求，在汽油机和天然气发动机中，过共晶铝硅合金的使用越来越多。过共晶型铝硅合金含硅量高达17％～26％，合金比重减小，线膨胀系数降低，抗磨性及体积稳定性相应提高，是较理想的活塞材料[1]。
22 连杆材料
连杆是发动机的重要零件，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。其好坏与优劣直接影响发动机的整体性能。在工作过程中，连杆受力较复杂：一方面承受气体的压力和往复运动的惯性力所产生的冲击性拉压交变载荷；同时连杆摆动产生横向惯性力，导致其承受弯曲交变载荷。因其较长，所以要求连杆有足够的强度和刚度。
钛合金连杆：钛是一种重量很轻，强度很大的材料，而且价格非常昂贵，一般只在航空领域采用。作为航空及军工材料钛及其合金的优良性能无可争辩。航天器和潜艇表层涂上钛后，其抗压、耐热及综合机械性能显著提高。由于其密度约为钢材1／2，应用在汽车上，在保证性能的同时，轻量化效果十分明显。如材料为a+8型钛合金：Ti6A1
·4V。其较好的塑性可进行冷、热加工。经淬火、时效处理后，强度较好。而质量则下降了15％～20％[1]。
23 曲轴材料
曲轴是汽车发动机的关