柴油機氣缸蓋滲漏缺陷成因分析及對策

于春杰 顧婷婷 魏明亮 付政

摘 要：柴油機氣缸是實現柴油機工作的主要組成部件，是柴油燃燒做功的地方，是實現柴油機正常旋轉的主要部件之一。而柴油機氣缸中主要的構件——柴油機氣缸蓋不但結構復雜，而且其長期處在一個惡劣的工作環境下，受力情況也在隨時發生變化。在柴油機工作時受到高溫高壓氣體的強烈沖擊，而且伴隨著冷卻水的局部降溫，極易出現氣缸蓋冷熱不均的情況，也是一個柴油機氣缸中較易損壞的零件，造成氣缸蓋滲漏缺陷現象。

關鍵詞：柴油機 氣缸蓋 滲漏 缺陷 分析

中圖分類號：TK42 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（c）-0235-01

柴油機氣缸蓋由于工作環境、受力受熱程度、本身材料組成等多方面因素影響，柴油機在工作一段時間后，會出現氣缸蓋的滲漏情況出現，氣缸蓋滲漏情況的產生，不僅影響了柴油機的使用壽命，而且突然的滲漏有可能造成柴油機的暫時故障。輕則給柴油機使用者帶來不便，如果是發生在一些柴油汽車上面，還會造成人員的生命財產安全，所以進行柴油機氣缸滲漏缺陷成因進行分析是非常有必要的。

1 氣缸蓋滲漏成因分析及其相應對策

柴油機氣缸蓋的工作環境造成了氣缸蓋滲漏成因的多種多樣，我們從以下幾個方面來對氣缸蓋滲漏成因進行客觀分析。

1.1 化學成分因素

實驗研究發現，氣缸蓋的中鐵液成分不準確，硅元素和碳元素的比值過高。鑄鐵凝固結晶范圍變寬等原因都可能引起氣缸蓋的收縮，特別是在低電壓的情況下，氣缸蓋的收縮程度更加嚴重。從而引起了氣缸蓋缸體的普遍疏松，導致缸體滲漏現象的出現。

這種滲漏情況的出現應該釋放提高原鐵鐵液的碳含量，在增加石墨膨脹時的凝固點的同時，降低鑄造鍋爐的孕育量，避免鑄造過程中孕育產生的共晶團數的增加，這個措施有效地降低了低縮疏松引起的滲漏現象的產生幾率。當然，碳元素含量也不能過高，過高也容易造成孕育量不足的情況出現，從而形成石墨粗大，降低了鑄件的力學性能。因此，必須要從鐵液的原液環節就嚴格把關，確定原鐵液的質量。

1.2 孕育劑的影響

一般柴油機氣缸蓋的鑄造過程中，使用的孕育劑包括Si-Ba孕育劑或者75Si-Fe孕育劑。據試驗調查顯示，不同的孕育劑、不同用量對滲漏程度也有不同影響，而且是一個隨著孕育劑量越大，滲漏傾向越大的正相關關系。因為隨著鑄造過程中孕育量的增大，主要受到影響的共晶團數也隨著增加，主要是受到孕育量增加提高了孕育的效果，增加了石墨晶體的數量，而在共晶體相互轉化的過程中，共晶體的形成是以石墨晶體為中心點向四周延伸的，從而形成更多的共晶體，這種情況就增加了鑄件的收縮疏松傾向，也是造成氣缸蓋滲漏的主要原因之一。

針對孕育劑產生的氣缸蓋滲漏情況，一般措施是采用合適的孕育劑。經過科學實驗表明，Si-Ba孕育劑加入量對產生的滲漏影響要大于普通的75Si-Fe孕育劑，有機結合兩種孕育劑的作用機理，在Si-Ba孕育劑的基礎上進行少量的75Si-Fe孕育劑補充，能達到最好的作用效果。

1.3 金屬液壓的影響

氣缸蓋中碳含量的主要形式為共晶成分，而逐漸收縮過程主要集中在幾個熱節處，凝固期收縮就成為了產生滲漏的主要原因，而在收縮現象產生以后沒有對缺陷部位進行必要補充，也是滲漏原因越來越嚴重的因素。

由于鑄件過程中，長期是一種固相液相共存狀態，這種狀態下的補縮只能用提高金屬液壓的方法來進行，金屬中的氣體如果不及時排除，形成氣泡就會產生疏松情況。所以主要措施就是采用液壓技術進行金屬的起泡排除。

1.4 各種內芯的發氣量

氣缸蓋中水道芯和油道芯的發氣量過大，容易形成局部過熱的情況，發氣量過大還會引起排氣不暢，形成氣孔引起滲漏，當水道芯和油道芯邊角為直角或者銳角時，就會產生散熱慢、凝固晚現象。因為要補充相鄰的部位而形成部分收縮的現象，形成收縮疏松。針對這種情況，要對發氣量進行嚴格控制，盡量避免不均勻發氣量情況的出現，清理全部的氣眼孔，使排氣過程長期保持順暢。

1.5 澆注溫度

澆注溫度是鑄造氣缸蓋最重要的一環，澆注溫度越高滲漏就越大，反之亦然。造成這種現象的原因是澆注溫度過高增大了鑄件在凝固時候的液壓收縮，在此同時也降低了鑄件的冷卻速度，不利于實現同步凝固。所以針對這種情況要嚴格的控制生產工藝，最好把澆注溫度控制在一個最適宜的位置，調查實驗顯示澆注溫度在1380℃～1420℃之間最適宜。

2 柴油機氣缸蓋的未來展望

雖然柴油機這種高耗能、高污染的機器設備在逐漸退出機器制造行業，但是我國的柴油機生產現今已經開始更多地朝著低噪音化、輕量化等方向發展。許多公司在大力研究柴油機更加清潔化的同時，也要注意柴油機氣缸蓋這一重要部件的研發，在保證柴油機工作效率的前提下，認真做好每一個部件的精確制造研發，這樣才能實現柴油機的長效發展。

3 結語

對于氣缸蓋滲漏的原因還是需要進行長期的摸索探討，合理選擇加工工藝，做好從材料選擇開始，到鑄件制作，最后投入運行的一切準備工作，把氣缸蓋滲漏概率降到最低，實現柴油機更高、更好發展目標。

參考文獻

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