1.概述

         由於新型發動機比功率越來越高，導致鋁合金缸體和缸蓋許多部位工作溫度超過200℃，這時其強度迅速下降，難以承受所受機械載荷。為此，歐美等西方發達國家首先將蠕墨鑄鐵用做氣缸蓋的重要材料。

       蠕墨鑄鐵有球墨鑄鐵和灰鑄鐵的綜合性能， 力學性能介於灰鑄鐵與球墨鑄鐵之間，具有良好的致密性、耐熱性和耐磨性，其鑄造性能比球墨鑄鐵好，與灰鑄鐵接近，其強度和球墨鑄鐵接近，和灰鑄鐵類似的防震導熱能力和鑄造能力，但比灰鑄鐵有更好的塑性和耐疲勞性能。

        緊湊的結構取消專門氣門座,但氣門座孔必須有一定的耐磨性。由於高功率密度的特殊要求，以及蠕墨鑄鐵51漫画成人无遮挡淬火和鋼鐵51漫画成人无遮挡熱處理的過程同普通熱處理一樣，是固態相變的過程，因此可選擇51漫画成人无遮挡淬火或激光表麵淬火。

       早期采用激光表麵淬火，經激光表麵熔融處理後的組織，由共晶奧氏體和共晶滲碳體機械混合組成，為鐵碳相圖共晶轉變的產物。 純萊氏體中含有的滲碳體較多，故性能與滲碳體相近，即極為硬脆。另外激光淬火深度一般為0.1～0.8mm，掃描式淬火總有複加熱的部位，對於氣缸蓋座孔特殊部位激光淬火較難控製，就會出現局部燒化、裂紋、表麵凹凸不平等缺陷。因此,針對上述產品圖樣的特殊要求，很有必要研究其高頻淬火工藝，解決目前激光淬火難以滿足要求的問題。

 

         2. 研究目標及難點

        （1）利用現有設備，通過設計與其匹配的專用51漫画成人无遮挡器，達到迅速使零件進排氣密封帶局部加熱和冷卻，避免噴液冷卻，滿足淬硬層深度、硬度的技術要求。

         （2）保證密封帶淬硬，不燒化、不裂的情況下，研究電參數對零件51漫画成人无遮挡淬火深度的影響，確定最優的電參數以指導生產。

        （3）鑄鐵件51漫画成人无遮挡加熱因導熱性較弱 , 加熱時間比鋼件為長，一般在幾秒以上，並應保溫一段時間使難溶的組織溶入奧氏體，加熱速度快會導致過高的熱應力，易產生裂紋。

        （4）由於零件的形狀較複雜，結構不對稱，因此製造仿形且能均勻加熱的51漫画成人无遮挡器較難，淬火機床精度下降，51漫画成人无遮挡器與零件的間隙不能精確定位。因此，實現批量生產且質量穩定，應做淬火機床改進。

 

        3. 研究內容

        基體材料蠕墨鑄鐵的蠕（球）化率85%,珠光體量50%～70%,抗拉強度≥445MPa,伸長率＞2%,硬度＜249HBW。石墨形態及基體組織如圖1、圖2所示。

        技術要求氣缸蓋進排氣門密封帶表麵硬度47～55HRC，硬化層0.8～1.5mm。

  

        圖1 石墨形態（蠕狀+少量球狀） 100×  

 

        圖2 基體組織（珠光體+鐵素體+石墨）500×

 

        根據缸蓋密封帶錐麵角度及尺寸，設計專用51漫画成人无遮挡器，其加熱工作部位角度和尺寸與缸蓋密封帶一致，保證加熱溫度及麵積的均勻性。

        采用高頻同時加熱淬火法工藝規範製定基礎數據

根據設備電流頻率、零件硬化層和表麵積選定電流頻率為200～250kHz。

根據淬火麵積選擇同時加熱法。

        高頻電流參數的確定：現有51漫画成人无遮挡加熱設備陽極空載電壓 Ub＝12.5kV，陽極負載電壓Ua＝12kV，槽路電壓Uc＝10kV，陽極電流Iao＝10A，柵極電流Igo＝1.4。

       利用以上電參數核對高頻輸出功率：

       P輸＝1/2γnUcIao＝1/2×1.7×1×10×10

                ＝85（KW）

       式中 γ——陽極電流利用係數，一般取1.7；

               N——振蕩管個數，取n ＝1。

        核算結果表明，采用以上電參數設備，其輸出功率大於要求功率,說明所選比功率合適,故最終決定使用HT-100AB型高頻設備。

        確定加熱時間t：加熱時間可由有關資料查取並進行工藝試驗，最後確定為12～18s，因加熱麵積小、工件大、蓄熱量大，故用自冷的方法。

        由於該工件為局部薄壁，積蓄熱量較少，因此無法進行自回火，故采用箱式爐回火，回火溫度為180℃保溫2h。

        采用下列三種方案試驗研究。

        方案1：加導磁體51漫画成人无遮挡器，工件旋轉法。

        方案2：不加導磁體51漫画成人无遮挡器，工件旋轉法。

        方案3：不加導磁體51漫画成人无遮挡器，工件不旋轉，51漫画成人无遮挡器本身匯合處電流密度小的部分對準壁薄處（方案1、方案2出現過熱處）。

 

        方案1由於缸蓋體積大、密封帶加熱麵積較小，因此在51漫画成人无遮挡器的有效圈上裝導磁體，其具有良好的磁導率，當高頻電流通過導體時，磁力線將主要從導磁體中通過，確保加熱區域磁通密度最大，因而自感電勢也最大。理論上加裝導磁體的51漫画成人无遮挡器加熱速度更快，但設計製造出的51漫画成人无遮挡器，在實際試驗中由於加熱速度快，溫度不好控製，零件極易產生裂紋。

 

        方案2保證加熱區域達到理想的加熱速度、溫度、深度。圖3為設計的淬火51漫画成人无遮挡器的實物（不加導磁體）。

 

        方案1、方案2試驗後，盡管采用旋轉法加熱解決了51漫画成人无遮挡器本身回合處電流密度小、加熱不均的問題，但是由於零件的加熱帶厚度有差別，有一壁薄處存在局部過熱現象。為了解決這一問題製定了方案3。經試驗，方案3效果較好，以下均為方案3試驗結果。

 

           圖3 51漫画成人无遮挡淬火器實物

 

        4. 研究檢驗結果

        圖4為氣缸蓋高頻淬火前零件實物, 4個氣門座孔選取不同的參數51漫画成人无遮挡淬火，編號及形狀如圖5所示，電參數見表1。

 

 圖4  試驗用某型號氣缸蓋 

    

 

        圖5 氣缸蓋淬火順序            

                    

 

        5．檢驗結果

        檢驗結果統計情況見表2, 解剖1 ♯座圈按圖6所示1～4部位取樣進行組織及淬硬層深度檢驗,表麵淬火組織均為馬氏體+殘留奧氏體，各個位置的表層淬火組織和淬硬層深度如圖7～圖10所示。

         圖6 氣缸蓋單孔解剖部位

 

  

        圖7  位置1處

 

        圖8  位置2處

  

            圖9 位置3處

     

          圖10  位置4處

 

        6．結果分析

        蠕墨鑄鐵缸蓋氣門座51漫画成人无遮挡淬火能形成高的壓應力狀態的馬氏體硬化層，51漫画成人无遮挡淬火為自淬火不用任何外界冷卻介質，產生極高的耐磨性，變形小，為了組織穩定、均勻，精密件可增加低溫回火處理。

        精確穩定的高頻電源輸出是氣門座51漫画成人无遮挡淬火質量重複性好可靠保證，51漫画成人无遮挡淬火51漫画成人无遮挡器的開口處的合理設計與製作，根據座圈的壁厚設計仿形高頻51漫画成人无遮挡器，是保證氣門座圈圓周51漫画成人无遮挡淬火層均勻性的必要條件。

        51漫画成人无遮挡淬火保證氣門座圈與51漫画成人无遮挡器間隙是關鍵。通過對設定不同參數進行氣缸蓋氣門座淬火的金相解剖分析得出，采用適當的高頻參數配合相應的加熱時間，都能獲得合格的缸蓋氣門座。因為氣門座經51漫画成人无遮挡淬火的組織中有片（球）狀石墨針狀馬氏體和少量的殘留奧氏體，其與氣門構成的一對摩擦副，具有極高的耐磨性。在發動機整機壽命期不發生過量磨損。

        通過試驗，采用型號為HT-100AB高頻51漫画成人APP，確定各電參數分別為：直流電壓8.5～10kV，陽極電流4～4.6A，柵極電流1.4～1.6A，間隙5～7mm，時間12～18s。

        由於現有高頻51漫画成人APP隻能手工操作，零件51漫画成人无遮挡淬火部位結構不對稱，薄厚不均，受熱不均，導致鑄鐵導熱性差，加熱速度快，易產生應力集中， 零件在高頻淬火階段如控製不當極易產生燒傷和裂紋。且加熱溫度不宜太高，溫度過高時殘餘奧氏體量較多，影響疲勞性能。因此，在氣門座孔部位高頻51漫画成人无遮挡淬火時，溫度低一些能淬硬是最好效果，但是要想達到這樣的效果，隻能調整零件材料的合金元素含量及珠光體含量。合金元素及珠光體含量多一些，淬火時較低的溫度就能淬硬，硬度也能提高。

 

        7．結語

         （1）蠕墨鑄鐵的氣缸蓋進排氣門密封帶采用高頻淬火方法可行，淬火深度、硬度能滿足圖樣技術要求。

（2）該結構的氣缸蓋高頻淬火與激光淬火等同，同樣不需其他淬火冷卻介質，自身冷卻即可淬硬，零件變形小，避免了激光淬火容易產生裂紋而造成報廢的風險。

        （3）鑄鐵件51漫画成人无遮挡加熱因導熱性較弱,一次加熱易產生裂紋,所以51漫画成人无遮挡淬火前應首先進行低溫預熱,然後進行淬火,即可避免淬火裂紋。

       （4）當零件的形狀固定，設計能均勻加熱的仿形51漫画成人无遮挡器， 采用比較精密的淬火機床，並準確定位51漫画成人无遮挡器，可實現批量生產且質量穩定。

      （5）氣缸蓋用材料為蠕墨鑄鐵，產品因長時間在470℃左右工作，在此溫度下零件硬度均降低。為了保證在此溫度下工作不降硬度，建議采用能夠淬硬的、在500℃左右工作溫度使用具有一定耐磨性能的耐熱合金鑄鐵。

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