铝铝活活塞塞耐耐磨磨镶镶圈圈 (续篇 Ⅱ)苏苏道道胜胜刘国刘国强强(山东滨州市亚泰铝活塞耐磨镶圈研究所)D. 活塞环岸直径 A. 耐磨镶圈外径 D + 6mm2 耐耐磨磨镶镶圈圈的的设设计计211单环单环槽耐磨槽耐磨镶镶圈的圈的设计设计 (如表 1) K1 定位槽底部宽度 2 + 0 . 50a . 定位槽底角度 15～20°212双环槽耐磨镶圈设计双环槽耐磨镶圈设计 To = (1 . 5～2) T 定位方 式及相关尺寸同单环槽耐磨镶圈 图图 7以上所述为典型的理论公式 在实际生产中 ,活塞生产厂在保证产品图示耐磨镶圈尺寸的前提 下 ,对耐磨镶圈定位部分计算作了一些有益的改进 例如 ,如果环槽为梯形 ,手模耐磨镶圈上的梯形定位 槽就可与活塞梯形环槽重叠一部分 ,从而缩小耐磨 镶圈的外圆 ,也就减轻了耐磨镶圈的重量 ,节约了成本 这样做要求耐磨镶圈定位准确 ,上下若有偏差 可能造成梯形环槽加工出废品 ,如图 7 表表 12 . 5～4 . 0 > 4 . 0～5 . 0 > 5 . 0～6 . 52 . 有足够的耐磨性 ,能与活塞环材料相匹配 3 . 有良好的体积稳定性 。
4 . 有良好铸造和机加工性能 ,便于工业生产 5 . 材料价格便宜 ,易于得到 上述 五点 ,最主要的是膨胀系数 3 . 2 奥氏体铸铁材料的特点一是耐磨性较好 ,二是 它的膨胀系数与铝硅合金相近 奥氏体铸铁正好满 足了耐磨镶圈对材料的要求 ,有很多种材料配方可 以在常温下获得奥氏体铸铁 英国威尔沃西公司曾作过一批低 Ni 和 M n 奥 氏体铸铁试样 ,委托英国铸铁研究联合会 (BC IRA) 作过一系列检测 ,化学成分 ( %) 如表 2 表表 2氏体和在 300C 下长时间回火形成的贝氏体 上述研究表明 ,高 M n 奥氏体铸铁的热膨胀系 数可以满足耐磨镶圈的要求 但是在低温处理后其 硬度和磁性的增加对发动机工作不利 ,因为发动机 有可能在严寒的环境中停留和工作 ,耐磨镶圈硬度增加会导致活塞环的加剧磨损 ;耐磨镶圈如有磁性 , 将会吸住活塞环与缸套摩擦磨损而产生的金属微 粒 ,从而加剧活塞环与耐磨镶圈 、 活塞环与缸套之间 的磨损 试验了 16 种能形成合格的奥氏体组织的 含 M n 、Ni 、Cu 、Si 的配方 但是当 Ni 降至 5 %以下时奥氏体变得不稳定 ; 含 Cu 量高于 4 %时 ,组织中 出现球状自由铜 ; 含 M n 量超过 6 %时 ,粗大碳化物 明显增加 ; 含 Si 量增至 3 %时 , 对碳化物没什么影 响 ,但奥氏体不稳定 。
前苏联专利 186 ,695 介绍一 种含 M n :8 %～9 % 、Cu :1 %～2 %的奥氏体铸铁 ,但这种奥氏体铸铁无论怎么孕育处理 ,基体上总有大 量粗大碳化物 ; 用永久磁铁试验 ,这种材料有磁性 前东德 专 利 16 , 988 介 绍 一 种 含 Ai : 1 %～ 2 % 、 含 Cu :3 % 、 含 M n :8 %～14 %的奥氏体铸铁 ,但这种奥 氏体是弱磁性 ,且易于形成氧化夹渣 还有一些牌号的奥氏体铸铁不是铸造性能不 好 ,就是加工性能不好 ,易于加工硬化 长期的大量的试验证明低 Ni 高 M n 奥氏体铸 铁难于全面满足耐磨镶圈对材料的要求 313 常用耐磨镶圈的化学成份常用耐磨镶圈的化学成份 经过在实验室的大量试验分析和筛选 ,台架试 验 ,目前汽车发动机行业几乎全部采用同一种奥氏 体铸铁配方 ,它的化学成份为 ( %)试样编号CSiMnNi123453 . 323 . 303 . 323 . 283 . 33 . 373 . 863 . 243 . 353 . 478 . 888 . 567 . 527 . 127 . 242 . 32 . 42 . 22 . 30 . 15含锰量是含镍量的 2 倍以上 。
金相检查结果 ,组织差不多 :奥氏体基本上分布 着片状石墨和一些碳化物 由于试模取自离心铸造 的铸件 ,石墨的大小在铸铁截面上各个位置不一样 碳化物的数量和分布不会造成加工困难 热膨胀系 数 ( ×10 - 6/ ℃) 只取了三个试样如表 3 所有试样 在 - 75 ℃ 处理后 ,硬度都提高了 ,并且比铸态时更具有磁性 表表 3C :2 . 5～3 . 0Cr :1 . 0～1 . 5Cu :5 . 5～7 . 5Si :1 . 8～2 . 2M n :1 . 0～1 . 5Ni :13 . 5～17 . 5S < 0 . 1P < 0 . 2温度范围 编号200～100 20～200 20～300 20～400 20～500 20～600 12316 . 216 . 215 . 916 . 917 . 317 . 817 . 918 . 418 . 718 . 619 . 019 . 619 . 219 . 520 . 219 . 619 . 820 . 2它的热膨胀系数与共晶铝硅合金很接近 ,两者相差仅 5 %左右 ,铝硅合金稍大 有良好的耐磨性 体积稳定性好 , 在 300 ℃～ - 60 ℃范围不发生体积 涨大 。
有较好铸造性能和机械加工性能 ,价格适中 将上述试样在 - 75 ℃ 保持 1 h ,硬度变化如下 :取其中 3 个表表 4试样 , 分 别 在 -40 ℃、- 60 ℃和- 75 ℃下 处 理 , 然 后 , 在 300 ℃( 模 拟 耐 磨 镶 圈 的工 作 温 度 ) 回火 5 小 时 , 再 按表表 4各元素各元素对对材料性能的影响材料性能的影响试样 编号铸态硬度 ( HB)在 - 75 ℃ 保持 1 h 后硬度元素含量过量含量过低Ni增加成本增加成本并在显微组织中 出现结晶铜产生过多碳化物 、 磷化物 造成加工困难奥氏体不稳定1234177163167180215204244285Cu奥氏体不稳定硬度不高 、 耐磨性差 碳化物含量过高Cr5 158 185 C 、Si 过量的石墨黏结硬度下降常规做金相检查 ,从试样上可发现明显的转换变化 基体还是奥氏体 腐蚀的较黑的基体可能有回火马(待续未完 Ⅱ)file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txtdf机及ov及ojxlkvjlkxcmvkmxclkjlk;jsdfljklem,.xmv/.,mzxlkjvolfdjiojvkldffile:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt2012/8/2 16:09:56。