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摩托车发动机重要零部件材料与工艺总结

来源: 作者: 时间:2010-05-17 点击:

摩托车发动机重要零部件材料与工艺总结(原创)

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ZL108ZL109ZL9ZL117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2015CrA20Mn2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(15Cr20Cr20Mn20CrMo20CrMnMo,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4540Cr40MnB等中碳钢锻造,其他强化内燃机则用42CrMo18Cr2Ni4WA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40Cr35CrNiMo18Cr2Ni4WA等合金钢。对于摩托车,可采用4540Cr40MnB20Cr42CrMo20CrMo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(35404550)和合金钢(35Mn240Cr45Mn235CrMoA42CrMoA50CrMoA40CrNi18Cr2Ni4WA),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455035Mn245Mn235CrMoA40CrNi40Cr18Cr2Ni4WA,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4Cr9Si24Cr10Si2Mo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65Mn50CrVA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2020Mn2(低碳钢要进行渗碳淬火)或4545Mn2(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50CrVA60Si2CrA60Si2CrVA55CrSi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HT20-40HT24-44等,铝合金一般是铝硅系中高强度的ZL101ZL104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<ADC10>YL113<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HT21-40HT25-47及合金铸铁等铸铁或ZL101ZL104等铝合金材料;在风冷式内燃机中,广泛采用ZL105ZL106ZL108ZL4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、ZL105ZL106ZL10866-1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。

 

零件

材料

工艺

左、右曲柄

40Cr45

锻压,调质处理

曲柄销

40Cr45

锻压,退火,回火,渗碳处理

连杆

20CrMo

锻压,渗碳,淬火处理

活塞

AC8A/ZL109

T6(人工时效加固溶强化)

第一道环

球墨铸铁/7Cr17

磷酸盐薄膜处理/氮化

第二道环

RIK-20A/球墨铸铁

磷酸盐薄膜处理/磷化

油环组合

片环P615衬环P631/1Cr18Ni9

磷酸盐薄膜处理/磷化

活塞销

20CrMo

渗碳处理

曲轴箱

ADC12<YL113,下同>

压铸,表面不锈钢喷丸处理/无水铬酸膜处理

曲轴箱盖

ADC12

压铸,表面不锈钢喷丸处理

苹果盖、AC盖、左后盖

ADC12

压铸,表面不锈钢喷丸处理

汽缸体

ADC12

压铸,表面不锈钢喷丸处理

汽缸套

中磷铸铁/硼铸铁

铸造,精磨

汽缸头

ZL107

T6/T4+无水铬酸膜处理

缸头盖

ADC12

压铸,表面不锈钢喷丸处理

正时主动齿轮

20CrMo

 

正时从动齿轮

40Cr

表面喷丸,调质处理

正时凸轮轴

20CrMo

整体渗碳

正时凸轮

冷激铸铁

 

正时链轮

20Cr

 

凸轮轴

20CrMo/KT2650-02

整体渗碳

摇臂

20CrMo

精锻

摇臂轴

20CrMo/30CrMo

渗碳/调质并表面氮化

摇臂座

钢板20/ADC12

表面氮化/铸造

气门内弹簧

55CrSi

表面喷丸,两端磨平

气门外弹簧

SWOSC-V

表面喷丸,两端磨平

进气门

4Cr10Si2Mo

调质并表面软氮化/表面软氮化

排气门

4Cr10Si2Mo/SUH35

调质并表面软氮化/表面软氮化

气门座圈

 

 

气门导管

 

 

主副轴及齿轮

20CrMo20CrMnTi

整体碳氮共渗

变速毂

QT700-2

等温淬火,去尖角毛刺

变档拨叉

50锻件

正火,局部高频淬火,镀铬

变档拨叉轴

20CrMo

表面渗碳淬火

变档轴

45

电镀防腐

制止器

20

冲压,表面渗碳,淬火

启动轴

20CrMo局部镀锌

整体渗碳,喷砂喷丸,去氢处理

减速齿轮

20CrMo

渗碳淬火

启动惰齿

20CrMo

渗碳淬火

减速齿轮轴

20CrMo

表面渗碳淬火

启动大齿

20CrMo

渗碳淬火

离合器结构体

ADC12

铸造

离合器摩擦钢片

冷轧钢板

冲压

离合器齿轮

--铜镍系粉末冶金

齿部高频淬火并退磁

离合器弹簧

65Mn

 

机油泵体、座、盖

ADC12

铸造

机油泵传动齿轮

增强尼龙66

表面平整光滑

机油泵内外转子

铁基粉末冶金(FG60-30

粉末冶金

飞轮

10(法兰盘为45

表面光洁

 

 

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