CN112877588A

CN112877588A - 一种用于汽车缸盖上的铸铁材料及汽车缸盖

Info

Publication number: CN112877588A
Application number: CN202110038855.3A
Authority: CN
Inventors: 刘生敬
Original assignee: Haining Tianke Auto Parts Co ltd
Current assignee: Haining Tianke Auto Parts Co ltd
Priority date: 2021-01-12
Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2021-06-01

Abstract

本发明涉及一种提高缸盖耐热性，从而充分发挥发动机性能，发动机功率高及能量转化率大，提高产品使用寿命的用于汽车缸盖上的铸铁材料及汽车缸盖，本发明的铸铁材料配比提高缸盖耐热性，满足其能在发动机1400华氏度高温高压环境正常工作，缸盖不变形，从而最大程度发挥发动机性能，提高发动机功率高及能量转化率大，同时产品使用寿命也更长。

Description

一种用于汽车缸盖上的铸铁材料及汽车缸盖

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及一种缸盖，尤其涉及一种提高缸盖耐热性，从而充分发挥发动机性能，发动机功率高及能量转化率大，提高产品使用寿命的用于汽车缸盖上的铸铁材料及汽车缸盖。

背景技术

燃气发动机是一种能够把其它形式的能转化为另一种能的机器，通常是把化学能转化为机械能，发动机包括气缸和气缸盖，气缸盖安装在气缸的上部，从上部密封气缸并构成燃烧室。

目前市场上广泛应用缸盖材质大部分为普通铸铝，当发动机加热全速工作时，普通铸铝不耐热，受高热高压易变形、膨胀裂变、位移等问题，不能充分发挥发动机性能，发动机功率低下及能量转化率小，使用寿命短。

中国专利网提出了一种用于制备发动机缸盖的铝合金及其制备方法，公开号为CN106702226A，该专利涉及用于制备发动机缸盖的铝合金及其制备方法，属于铝合金领域，其按硅6.5-8.5％，铜2-3％，铁0.4-0.6％，镁0.2-0.3％，锰0.15-0.45％，钛0.1-0.15％，锆0.1-0.25％，铕0.01-0.015％，钆0.002-0.004％，钕0.01-0.015％，余量为铝备取原料，将原料升温至820-845℃熔化，从容器底部向熔融状态原料通入预热2-3min的氦气，去除熔渣和浮渣，静置20-30min后浇铸到模具中，得初制缸盖，在490-510℃淬火处理和在160-220℃时效处理，该铝合金散热性和耐腐蚀性良好，使缸盖不易受到各种损伤，气密性好，延长发动机使用寿命。但是其受高热高压易变形、膨胀裂变、位移等问题，不能充分发挥发动机性能，发动机功率低下及能量转化率小，使用寿命短。

发明内容

本发明一方面是为了解决上述问题而提出一种用于汽车缸盖上的铸铁材料，能提高缸盖耐热性，满足其能在发动机1400华氏度高温高压环境正常工作，缸盖不变形，从而最大程度发挥发动机性能，提高发动机功率高及能量转化率大，同时产品使用寿命也更长。

本发明另一个方面是为了提供该铸铁材料制成的汽车缸盖。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供了一种用于汽车缸盖上的铸铁材料，所述铸铁材料的各成分的化学质量百分比为：碳2.2-3.5％，硅1.1-2.6％，锰0.4-1.2％，铜0.5-0.7％，铬0.2-0.3％，钼0.8-1.0％，磷＜0.2％，硫＜0.5％，余量为铁及不可除去的杂质。

作为优选，所述铸铁材料的各成分的化学质量百分比为：碳3.0-3.4％，硅1.3-2.2％，锰0.6-1.0％，铜0.5-0.7％，铬0.2-0.3％，钼0.8-1.0％，磷＜0.1％，硫＜0.2％，余量为铁及不可除去的杂质。

作为优选，所述铸铁材料的各成分的化学质量百分比为：碳3.2-3.3％，硅1.6-2.0％，锰0.6-0.8％，铜0.5-0.7％，铬0.2-0.3％，钼0.8-1.0％，磷＜0.07％，硫＜0.1％，余量为铁及不可除去的杂质。

本发明另一方面提供了一种汽车缸盖，采用上述的铸铁材料制成。

作为优选，所述汽车缸盖制造时所用的模具包括底盘结构、水道结构、进排气道结构、挺杆结构与盖盘结构，所述底盘结构与盖盘结构可拆卸固定。

作为优选，所述挺杆结构的上表面与盖盘结构上的安装孔相配，下表面与进排气道结构相配。

作为优选，所述汽车缸盖最薄处≥4mm。

作为优选，所述汽车缸盖上的锐角倒圆角≥R1mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的铸铁材料配比提高缸盖耐热性，满足其能在发动机1400华氏度高温高压环境正常工作，缸盖不变形，从而最大程度发挥发动机性能，提高发动机功率高及能量转化率大，同时产品使用寿命也更长。

附图说明

图1是本发明砂芯的示意图。

图中，1.盖盘砂芯；2.挺杆砂芯；3.进排气道砂芯4.水道砂芯；5.盖盘砂芯。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

参见图1，本发明的用于铸造缸盖的模具包括底盘结构5、水道结构4、进排气道结构3、挺杆结构2与盖盘结构1，其中，挺杆结构2的上表面与盖盘结构1上的安装孔相配，下表面与进排气道结构3相配。

本发明提供了一种用于汽车缸盖上的铸铁材料，所述铸铁材料的各成分的化学质量百分比为：碳2.2-3.5％，硅1.1-2.6％，锰0.4-1.2％，铜0.5-0.7％，铬0.2-0.3％，钼0.8-1.0％，磷＜0.2％，硫＜0.5％，余量为铁及不可除去的杂质。

铜(Cu)元素的主要作用是改善发动机缸盖的铸铁材料的机械强度及抗腐蚀性能。为了避免Si元素含量过高导致降低铸铁材料的导热性降低而减少了一定的Si元素的含量，可能会影响铸铁材料一定的强度和硬度，而Cu元素的合理添加可以有效的避免这一点，当铜作为强化相固溶于铸铁材料中或以颗粒状化合物存在时，可显著提高发动机缸盖的铸铁材料的强度和硬度，避免缸盖出现机械损伤，而降低气密性，延长发动机的使用寿命。

铁(Fe)元素的主要作用是减少粘模，与硅和铜形成Al-铜-Fe系晶析物，有助于分散强化，即能够保证发动机缸盖的铸铁材料具有强度，又保证了发动机缸盖的铸铁材料良好的机械性能和导热性能，从而提高发动机缸盖的散热性能，有利于缸盖的耐腐蚀性，进一步提升了缸盖的气密性，降低发动机的维修频率，延长发动机的使用寿命。

镁(Mg)元素的主要作用是细化晶粒，显著提高合金强度、硬度，减少粘模的倾向，使压铸件的表面光滑，避免缸盖在脱模时出现损伤的现象。

锰(Mn)元素的主要作用是提高发动机缸盖的铸铁材料的强度、韧性、抗应力腐蚀性能等，进一步确保发动机缸盖不易被腐蚀，提高的气密性。另一方面，锰能阻止发动机缸盖的铸铁材料的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是通过弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。

硅(Si)元素的主要作用是改善发动机缸盖的铸铁材料的流动性，此外，硅晶粒的化学稳定性好且具有较强的硬度。通常，随着发动机缸盖的铸铁材料中硅元素的含量的增加，能够提高发动机缸盖的铸铁材料的抗拉强度和硬度，使含硅元素的发动机缸盖的铸铁材料具有比铝合金材料更高的耐腐蚀和耐磨性，同时不会增加铸铁材料的比重，即不会降低铸铁材料的散热性。但是，发动机缸盖的铸铁材料中的硅元素含量过高时，对发动机缸盖的铸铁材料的热导性能会产生不利影响。

钼(Mo)元素的主要作用是提高铸铁的强度和耐磨性能，形成稳定的、弥散分布的碳化物相，提高缸盖的强度和再结晶温度。

由于在配方中增加了钼的含量，故磷的含量需要降低，本发明中磷的含量＜0.07％，是为了防止与钼形成P-Mo四元共晶，从而使得铸铁材料变脆。

实施例1

本实施例提供了一种汽车缸盖，包括以下步骤：

1)设计如图1所示的模具，按铸铁材料的各成分的化学质量百分比为：碳3.2％，硅1.6％，锰0.8％，铜0.7％，铬0.3％，钼1.0％，磷0.05％，硫0.09％，余量为铁及不可除去的杂质，准备原料；

2)加热配比好的原料至熔融状态，该步骤可采用现有工艺中熔融原料的工艺；

3)炉前光谱检测化学成分配比；

4)制作砂芯，铸造成型：通过步骤1)设计得到的模具来制作砂芯，然后将步骤2)熔融态的熔液浇注至砂芯，铸造成型；

5)按照缸盖机加工工艺加工；

6)成品包装。

实施例2

本实施例提供了一种汽车缸盖，包括以下步骤：

1)设计如图1所示的模具，按铸铁材料的各成分的化学质量百分比为：碳3.3％，硅2.0％，锰0.6％，铜0.5％，铬0.2％，钼0.8％，磷0.03％，硫0.85％，余量为铁及不可除去的杂质，准备原料；

3)炉前光谱检测化学成分配比；

5)按照缸盖机加工工艺加工；

6)成品包装。

实施例3

本实施例提供了一种汽车缸盖，包括以下步骤：

1)设计如图1所示的模具，按铸铁材料的各成分的化学质量百分比为：碳3.25％，硅1.8％，锰0.7％，铜0.6％，铬0.25％，钼0.9％，磷0.02％，硫0.07％，余量为铁及不可除去的杂质，准备原料；

3)炉前光谱检测化学成分配比；

5)按照缸盖机加工工艺加工；

6)成品包装。

实施例4

本实施例提供了一种汽车缸盖，包括以下步骤：

1)设计如图1所示的模具，按铸铁材料的各成分的化学质量百分比为：碳3.5％，硅2.6％，锰1.2％，铜0.5％，铬0.2％，钼0.8％，磷0.01％，硫0.056％，余量为铁及不可除去的杂质，准备原料；

3)炉前光谱检测化学成分配比；

5)按照缸盖机加工工艺加工；

6)成品包装。

实施例5

本实施例提供了一种汽车缸盖，包括以下步骤：

1)设计如图1所示的模具，按铸铁材料的各成分的化学质量百分比为：碳3.4％，硅1.3％，锰0.6％，铜0.5％，铬0.2％，钼0.8％，磷0.02％，硫0.045％，余量为铁及不可除去的杂质，准备原料；

3)炉前光谱检测化学成分配比；

5)按照缸盖机加工工艺加工；

6)成品包装。

根据《GB/T228-2015》的第一部分《室温试验方法》和第二部分《高温试验方法》测试实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5的力学性能；根据ASTM E1461-07中规定的测试方法，分析实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5的导热系数。结果见表1。

表1检测数据

由表1可见，本发明实施例1-3的铸铁材料制得的汽车缸盖，在室温和高温下的抗拉强度均优于实施例4与实施例5制得的汽车缸盖，说明本发明铸铁材料的各成分的化学质量百分比为：碳3.2-3.3％，硅1.6-2.0％，锰0.6-0.8％，铜0.5-0.7％，铬0.2-0.3％，钼0.8-1.0％，磷＜0.07％，硫＜0.1％，余量为铁及不可除去的杂质，制成的汽车缸盖的抗拉强度较好，并且导热系数较高。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims

1.一种用于汽车缸盖上的铸铁材料，其特征在于，所述铸铁材料的各成分的化学质量百分比为：碳2.2-3.5％，硅1.1-2.6％，锰0.4-1.2％，铜0.5-0.7％，铬0.2-0.3％，钼0.8-1.0％，磷＜0.2％，硫＜0.5％，余量为铁及不可除去的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种用于汽车缸盖上的铸铁材料，其特征在于，所述铸铁材料的各成分的化学质量百分比为：碳3.0-3.4％，硅1.3-2.2％，锰0.6-1.0％，铜0.5-0.7％，铬0.2-0.3％，钼0.8-1.0％，磷＜0.1％，硫＜0.2％，余量为铁及不可除去的杂质。

3.根据权利要求1所述的一种用于汽车缸盖上的铸铁材料，其特征在于，所述铸铁材料的各成分的化学质量百分比为：碳3.2-3.3％，硅1.6-2.0％，锰0.6-0.8％，铜0.5-0.7％，铬0.2-0.3％，钼0.8-1.0％，磷＜0.07％，硫＜0.1％，余量为铁及不可除去的杂质。

4.一种汽车缸盖，其特征在于，采用权利要求1-3任一项所述的铸铁材料制成。

5.根据权利要求4所述的一种汽车缸盖，其特征在于，所述汽车缸盖制造时所用的模具包括底盘结构、水道结构、进排气道结构、挺杆结构与盖盘结构，所述底盘结构与盖盘结构可拆卸固定。

6.根据权利要求4所述的一种汽车缸盖，其特征在于，所述挺杆结构的上表面与盖盘结构上的安装孔相配，下表面与进排气道结构相配。

7.根据权利要求4所述的一种汽车缸盖，其特征在于，所述汽车缸盖最薄处≥4mm。

8.根据权利要求4所述的一种汽车缸盖，其特征在于，所述汽车缸盖上的锐角倒圆角≥R1mm。