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摩托车发动机重要零部件材料与工艺总结

                    摩托车发动机重要零部件材料与工艺总结  
1.       活塞:常用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,常用材料为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,热处理通常采用固溶强化(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,在强化内燃机中可以高级合金钢;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:常用材料为铸铁和钢,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、拖拉机及其他小型内燃机常用45、40Cr、40MnB等中碳钢锻造,其他强化内燃机则用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,锻造曲轴常用材料为普通碳素钢(35、40、45、50)和合金钢(35Mn2、40Cr、45Mn2、35CrMoA、42CrMoA、50CrMoA、40CrNi及18Cr2Ni4WA),铸造曲轴常用材料为球墨铸铁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,常用材料为45、50、35Mn2、45Mn2、35CrMoA、40CrNi、40Cr、18Cr2Ni4WA,常用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:目前大多数内燃机气门锥角均为45度;进气门常用材料为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通过摇臂传给气门;气门摇臂一般采用45钢模锻或精密铸造,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,其他的一般是汽缸体、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;制造的材料通常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,通常采用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,汽缸盖常用材料有高硅铝合金、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金属骨架与石棉组成的衬垫,一般中小功率内燃机都采用铜皮-石棉衬垫或钢片-石棉衬垫。




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