摩托车发动机重要零部件材料与工艺总结样本

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摩托车发动机重要零部件材料与工艺总结

1. 活塞: 常见材料为铸铁和铝合金, 铝合金又可分为铝铜合金( Y合金) 和铝硅合金( Lo-Ex合金) ; 毛坯加工方法可分为铸造和锻造两种, 而铸造铝合金活塞由于其成本低而被一般内燃机广泛使用, 但在二冲程柴油机中仍采用铸铁活塞; 大量生产时采用金属模铸造, 单件生产时则用砂型铸造, 最新可采用挤压铸造。对于摩托车, 常见材料为ZL108、 ZL109、 ZL9、 ZL117等, 通用的毛坯加工方法是金属型铸造, 且金属模应采用下抽芯模具, 而液态模锻工艺是其发展方向, 热处理一般采用固溶强化( 相当于钢的淬火) 及完全人工时效( T6) , 也有采用淬火及稳定化回火( T7) 的。 2. 活塞销: 一般采用20、 15CrA或20Mn2等优质渗碳钢, 在强化内燃机中能够高级合金钢; 其外表面应采用渗碳淬火或表面感应淬火, 为提高疲劳强度可采用冷挤压成形法、 双面渗碳、 氰化或氮化。对于摩托车, 材料一般为低碳合金钢( 15Cr、 20Cr、 20Mn、 20CrMo、 20CrMnMo) ,采用热轧圆钢、 冷轧或冷拉无缝钢管的毛坯经冷挤压和温挤压成型, 双面渗碳是强化活塞销的有效方法。

3. 活塞环: 常见材料为铸铁和钢, 铸铁又可分为球墨铸铁和可锻铸铁, 钢中如65Mn弹簧钢可用于制造气环; 表面处理方法有镀铬、 镀锡、 喷钼及磷化; 加工方法有单体浇铸、 靠模加工及热固定法。对于摩托车, 可采用合金铸铁( 铬钼、 钨合金铸铁) 、 球墨铸铁及钢( 弹簧钢、 不锈钢) , 其余同上。

4. 连杆: 一般采用中碳钢或合金钢制造, 汽车、 拖拉机及其它小型内燃机常见45、 40Cr、 40MnB等中碳钢锻造, 其它强化内燃机则用42CrMo、 18Cr2Ni4WA等合金钢, 某些小功率内燃机还有用球墨铸铁制造的; 对于锻钢连杆可采用表面喷丸处理来提高疲劳强度, 固定连杆大头盖的螺栓可

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用40Cr、 35CrNiMo、 18Cr2Ni4WA等合金钢。对于摩托车, 可采用45、 40Cr、 40MnB、 20Cr、 42CrMo、 20CrMo等材料经模锻、 辊锻或精锻等方法成型, 采用辊锻的时候也可用45钢、 冷硬铸铁及球墨铸铁制造。 5. 曲轴: 可分为锻造曲轴和铸造曲轴两大类, 锻造曲轴常见材料为普通碳素钢( 35、 40、 45、 50) 和合金钢( 35Mn2、 40Cr、 45Mn2、 35CrMoA、 42CrMoA、 50CrMoA、 40CrNi及18Cr2Ni4WA) , 铸造曲轴常见材料为球墨铸铁QT60-2、 可锻铸铁KTZ70-2、 合金铸铁及铸钢ZG35等; 锻、 铸造的曲轴一般都要经过热处理, 轴颈部分要经过加硬处理( 渗碳、 渗氮、 淬火) 和研磨等。曲轴轴承材料可分为铅基、 锡基、 铜基、 铝基轴承合金。对于摩托车, 一般为组合式曲轴( 多缸的为整体式) , 大多采用锻造方法, 常见材料为45、 50、 35Mn2、 45Mn2、 35CrMoA、 40CrNi、 40Cr、 18Cr2Ni4WA, 常见表面强化工艺有圆角高频感应淬火、 圆角滚压及氮化。 6. 配气机构: 当前大多数内燃机气门锥角均为45度; 进气门常见材料为40Cr, 排气门则采用高碳马氏体钢( 工作温度不超过650度, 如4Cr9Si2、 4Cr10Si2Mo等) 和奥氏体合金钢( 工作温度可达870度, 如4Cr14Ni14W2Mo) ; 有时为提高气门耐磨、 耐热、 耐腐蚀性能, 在气门座合面、 气门杆端部还需镀覆钴基或镍基合金, 或在气门杆上进行镀铬等化学处理; 气门弹簧一般采用65Mn、 50CrVA等材料, 喷丸处理可提高其疲劳强度; 大多数的气门座圈的材料是合金铸铁; 气门导管一般采用减磨性能好的灰铸铁材料, 采用铁基粉末冶金制造; 凸轮轴一般采用20、 20Mn2( 低碳钢要进行渗碳淬火) 或45、 45Mn2( 中碳钢要进行高频淬火) 材料, 近年来也有使用可淬硬合金铸铁, 冷激铸铁、 球墨铸铁或可锻铸铁来制造; 气门挺柱的作用是实现凸轮的运动规律并承受凸轮的侧向力, 多采用冷激铸铁或镍铬合金铸铁制造( 凸轮也一样, 二者有匹配关系) ; 气门推杆的材料可采用钢或铝的, 其作用是将挺柱的运动经过摇臂传给气门; 气门摇臂一般采用45钢模

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锻或精密铸造, 近来也有用球墨铸铁铸造, 它多采用丁字形或工字型断面。对于摩托车, 气门座材料可用烧结气门座材料、 高铬铜钼铸铁及耐热钢, 气门弹簧可用50CrVA、 60Si2CrA、 60Si2CrVA、 55CrSi等材料, 其可用喷丸、 软氮化及超细化热处理等工艺进行强化。

7. 机体: 包括汽缸体和曲轴箱体, 一般采用铝合金和铸铁制造, 铸铁一般是HT20-40、 HT24-44等, 铝合金一般是铝硅系中高强度的ZL101和ZL104合金; 汽缸套的材料一般为球墨铸铁、 高磷铸铁和合金铸铁; 在风冷式内燃机中对于铝合金气缸的汽缸套采用铸铁制造, 其它的一般是汽缸体、 汽缸套铸造在一起。对于摩托车, 曲轴箱一般采用压铸铝合金( 如YL112<即ADC10>、 YL113<即ADC12>) 压铸而成, 汽缸体可分为铸铁汽缸体( 铸铁内加合金元素) 、 压入式汽缸体( 汽缸套为合金铸铁铸造, 然后压入到铝合金汽缸体中) 、 双金属汽缸体( 先对合金铸铁汽缸套外表面经机械加工后渗铝, 然后再浇铸铝合金散热片, 两材料过渡层厚度控制在0.02-0.04mm之内) 及铝合金镀铬汽缸体四种; 汽缸套磨损有磨料磨损、 磨蚀磨损及溶着磨损三种情况, 其表面处理方法有镀铬、 氮化、 表面淬硬及喷镀等。 8. 汽缸头: 一般采用铸造的方法制造; 制造的材料一般有铸铁和铝合金两种, 铝合金汽缸盖工作温度一般不超过220度, 铸铁汽缸盖工作温度一般不超过375-400度; 在水冷式内燃机中, 一般采用HT21-40、 HT25-47及合金铸铁等铸铁或ZL101、 ZL104等铝合金材料; 在风冷式内燃机中, 广泛采用ZL105、 ZL106、 ZL108、 ZL4等高硅铝合金和66-1稀土铝合金材料, 少数采用铸铁。对于摩托车, 汽缸盖常见材料有高硅铝合金、 ZL105、 ZL106、 ZL108及66-1稀土铝合金。

9. 汽缸盖衬垫: 一般有以下型式——整片式硬铝衬垫、 层叠式钢片衬垫、 波纹式钢片衬垫、 铜皮-石棉衬垫、 钢片-石棉衬垫及编织钢丝或