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从欧洲市场看蠕墨铸铁技术在汽车发动机中的应用

来源:全球铸造联盟 陈敏坤 2016-04-26 浏览
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欧洲是柴油机技术全球研究中心,已经见证了蠕墨铸铁(CGI)的转变,成为公认的制造汽缸体的原材料,替代了常用的灰口铸铁。这种材料比传统灰口铁强度更高,硬度更好,最初是由大型汽车制造厂用于客车生产。然而,现在大型欧洲汽车生产商都采用了这种先进的汽缸体材料。

蠕墨铸铁有两大优点:它的强度意味着工程师可以在更高的汽缸压力下启动发动机,从而满足日益严格的尾气排放要求;如果压力增加适度,设计师可以减轻发动机的重量,改进其紧凑性。

改善性质的蠕墨铸铁将在同等用途中将灰口铁取而代之。在这种情况下,它可以提高耐久性和延长发动机的使用寿命。在特别恶劣的运行条件下,对刺耳的汽缸体和汽缸盖进行反复实验:改进后的蠕墨铸铁可以延长它们使用寿命,减少维护成本。

2004年,欧洲柴油机汽车的销量占新注册汽车总数的48.5% , 与之相比,2003年只有43.8%。在这个行业里,逐渐发生细微的变化。由于使用了蠕墨铸铁汽缸体,奥迪汽车公司和福特汽车公司都开发了功率更大的柴油发动机,提供更优性能。

奥迪汽车公司从1999年开始在3.3升的V8TDI发动机生产中使用蠕墨铸铁,从此,奥迪公司开发出2.7升和3升v6柴油发动机,用于其A4、A6和A8型汽车。

福特60度V6 2.7升Lion柴油机具有155kw功率和440Nm的转矩。配有双涡轮增压的发动机用于捷豹S型轿车以及最新的越野路虎运动型多用途汽车。在与PSA标致雪铁龙集团合作之下,Lion发动机得到进一步的发展。

 

从欧洲市场看蠕墨铸铁技术在汽车发动机中的应用

Lion发动机

在福特产品的投标以保持在尾气排放规则中的前列位置的过程中,发动机将发挥重要作用。在美国,双涡轮式发动机已经被用于一种新概念车辆——福特Mercury Meta One 概念车,福特参股的马自达汽车公司也刚生产了一种新型的“ CrossPort ”运动型多用途汽车,同样使用了蠕墨铸铁作缸体的V6 Lion发动机。一个90度v8发动机也将用于越野陆虎和陆虎揽胜(Range Rover)运动型多用途汽车,并且可能用于福特在美国的轻型载重汽车.

 

从欧洲市场看蠕墨铸铁技术在汽车发动机中的应用

V6 Lion 发动机是在福特在英国达格南的柴油机研发中心进行机械加工和组装,该中心也组装v8发动机,达格南还计划每年生产400000台其他小型蠕墨铸铁柴油发动机。

然而,是什么使得蠕墨铸铁成为最具吸引力的原材料,又是什么使它难以大规模的生产呢?福特公司声称将要用八年时间去开发它的生产系统以便应付增加的强度和硬度,而英国工厂不得不引进新的生产技术和机械工具。

生产蠕墨铸铁要求在每吨铁水中含有25克镁,数量必须精确,误差范围不能超过镁含量的土 0.004%。因此,铸造工业不得不使用专业计算机工艺控制技术才能获得合适的产品。

许多与汽车工业关系密切的铸造厂都开发有他们自己生产蠕墨铸铁技术,但是使用最广泛的工艺控制技术是由瑞典SinterCast公司开发的。这家公司与全世界的许多铸造厂达成协议,其中包括巴西的Tupy公司。这家工厂也是福特和奥迪的v6汽缸体的产地。

Tupy是南美洲最大的铸造厂,年产量高达440000吨。Tupy销售量的60%以上是出口到其签约客户之中,其中包括康明斯、通用汽车、福特、PSA、戴姆勒克莱斯勒、大众汽车、依维柯、小松和久保田。该公司还与丰田汽车公司合作为汽油赛车发动机生产一种轻便的蠕墨铸铁汽缸体。

然而,不只是汽车制造商能够利用的蠕墨铸铁的优点。欧洲卡车制造商密切关注这项技术的发展,并投资于该技术之中。

具有比普通灰口铁高出75%的延伸强度,高出40%的弹性模数以及近两倍的抗疲劳强度,由此可以轻易看出为什么欧洲卡车制造商认准了蠕墨铸铁的机会。他们的发动机设计师能够提高性能,降低尾气排放量,同时减少发动机的尺寸和重量。大富、欧曼、戴姆勒-克莱斯勒、依维柯以及斯堪尼亚卡车公司全部都采用蠕墨铸铁铸造技术来改进发动机产品性能。

使用蠕墨铸铁发动机的新型卡车包括大富和帕卡MX系列。具有12.9升的排量,发动机能够改进到功率在305到418kw之间,转矩在2000 到275ONm之间。一个38OkW型发动机已经开发出原型机了,提供25000Nm转矩。它将在2005年秋季开始销售。欧曼公司想要从它新型发动机削减100千克重量时,它选择使用高强度GJV-450可变蠕墨铸铁材料作为曲柄轴箱。

戴姆勒-克莱斯勒公司的梅赛德斯-奔驰卡车事业部同样选择了蠕墨铸铁生产新型v8汽车发动机。梅塞德斯-奔驰工程师声称由于使用了蠕墨铸铁,该发动机达到了更高的功率密度,变成更为安静。如果需要更进一步的证据,该公司将认真地选择材料。梅塞德斯公司也开发了自有的蠕墨铸铁工艺控制技术。

 

从欧洲市场看蠕墨铸铁技术在汽车发动机中的应用

梅赛德斯-奔驰s500加长版装配v800发动机

目前,蠕墨铸铁仍然主要用于V结构柴油机。制造商为了获得原材料、加工效率和规模经济,在产品技术方面进一步投资,蠕墨铸铁对于控制低售价的内燃机而言将是一个可行的选择。只要做到这一点,将蠕墨铸铁用于汽油发动机将不再遥远。

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