第３０卷（２００８）第５期
Ｄｉｅｓｅｌ
柴油机
Ｅｎｇｉｎｅ
Ｖ０１．３０（２００８）Ｎｏ．５
Ｐ“…，“一—’
ｉ
ｅ－ｏ・・蝴－．罐，－吨，・・５
Ｔ艺与材料；
大型柴油机气缸体的生产工艺
孙永泰
（辽宁省辽中县化工总厂，辽宁辽中１１０２００）
摘要：从生产条件、原材料、技术条件、工艺难点、铸造工艺设计几方面详细介绍了大型柴油机气缸体的生产工艺，按此工艺铸造的气缸体各项指标满足技术要求。关键词：气缸体；铸造；工艺中图分类号：ＴＫ４１３．１；ＴＧ２４
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１－４３５７（２００８）０５－００４０－０３
ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｙｌｉｎｄｅｒＢｌｏｃｋｆｏｒＬａｒｇｅＤｉｅｓｅｌＥｎｇｉｎｅ
ＳｕｎＹｏｎｇｔａｉ
（ＬｉａｏｎｉｎｇＬｉａｏｚｈｏｎｇＣｈｅｍｉｃａｌＰｌａｎｔ，ＬｉａｏｎｉｎｇＬｉａｏｚｈｏｎｇ１１０２００）
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌｆｒｏｍｔｈｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃｙｌｉｎｄｅｒｂｌｏｃｋｆｏｒｌａｒｓｅｄｉｅｓｅｌｅｎｇｉｎｅ
ａｓｐｅｃｔｓ
ａｌｅ
ｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｋｅｙｐｏｉｎｔａｎｄｃａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｓ
ｃａｌｌ
ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｗｉｔｌｌｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｙｌｉｎｄｅｒｂｌｏｃｋ；ｃａｓｔｉｎｇ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
１
简述
台ＰＹ４５型数字温度计及ＷＲＳ一６０２型快测热电偶测温；一个１０ｔ、两个２０ｔ铁水包出铁和浇注。单铸０３０为０３０
ＸＸ
本厂生产的万吨级油轮柴油发动机缸套铸件，材质为ＦＣ２００（相当于ＨＴ２００），铸件外形尺寸
８１７６×２３７０Ｘｌ３９８
５００３００
ｍｍ试棒，一箱底浇三支；附铸试棒ｉｎｔｏ，每件三支。型砂及芯砂全部采
ｍｍ，净重４３．１７８ｔ，浇注重量用呋喃树脂砂，型内采用锆英粉醇基快干涂料。炉料使用本溪Ｚ１４生铁、普通碳素废钢、回炉铁、７５硅铁、６０锰铁和类石墨等。
约６ｔ。分两节铸造：一为三缸体，浇重２６ｔ；一为四缸体，浇重３６ｔ。使用前两节问用机械法联接。铸件结构见图１。
３５３６
Ｉ
４６４０
３技术条件
材质为ＪＩＳＧ５５０１／ＦＣ２００；
化学成分见表１；铸态单铸试棒性能要求吼＞
２００
ＭＰａ。ｆ＞４．５ｍｍ，硬度＜２３３ＨＢ。铸件表面粗
１００。
糙度小于Ｒａ
表１材质化学成分
Ｃ
Ｓｉ
Ｍｎ
Ｐ＜０．１０＜０．１０
单位：％
Ｓ＜０．１０＜０．１０
范围
图１缸体结构简图
目标值ｌ
３．３０一３．６０
３．３０
１．４０一１．９００．６０～０．８０
１．６０
０．７０
２生产条件及原材料
使用一台２０ｔ无芯工频感应电炉熔炼铁水；两
收稿日期：２００７—１２－０８
４工艺难点分析
该铸件属于重型精密件，工艺难点主要表现为：
２００８年９月孙永泰：大型柴油机气缸体的生产工艺・４１・
（１）铸件各中心孔间和主要壁厚尺寸都有严格公差要求，模样如按惯例设２０ｍｍ拔模斜度，会
２
严重干扰铸造件尺寸精度。
（２）合箱时任何部位都不允许使用金属芯撑，给型芯间的准确定位带来困难。
（３）铸件上需铸造出长通孔（０１３０×２造缺陷。
（４）铸件精度要求较高，表面粗糙度须保证小于Ｒａ
１００。
０００，
０１７４Ｘ３０７０ｍｍ）２１个，且孔内不允许有任何铸
ｌ一直浇道２一起缓冲作用的浇道３一分直浇道４一横浇道５一内浇口
图３浇注系统
（５）按技术条件，在较高ＣＥ（一４．０％）下，
须保证一定的抗弯强度。
５铸造工艺设计
５．１
５．１．４砂箱
造型所用六层砂箱为灰铁整铸，箱齿随模样形状设计，箱口经机械加工，保证分箱披缝小于２
５．１．５
ｍｍ。
造型工艺
采用立式组芯造型工艺及六层撞砂的分箱方
５．１．１造型工艺方案
法。造型过程中，各层砂箱使用模板造型，靠简易定位销定位，铸型造好后，不需翻箱，可直接起模，避免了翻箱动作中可能造成的铸型损坏。５．１．２制芯
为保证合箱时的尺寸精度，型芯全部用树脂砂，对圆角和损角处重点撞实，增加芯砂紧实度。造长圆芯时，使用特制芯骨，增大型芯强度，减少变形。
为保证铸造件尺寸精度，便于起模，模样分两层制作，上层设计成组芯式木模，下层设计成无拔模斜度的抽芯式木模，结构示意见图２，箭头方向即起模方向。
，
合箱
为保证型芯在铁水充型时不串动，上下芯头分别用夹板式盖芯和强力胶固定粘合。固定长孔型
芯，使用了高温下自行汽化的特殊材料芯撑和易熔
金属丝。５．２熔炼工艺５．２．１炉前成分控制
铁水熔炼过程中，每炉分别制取化学分析和光谱分析试样，测定铁水中Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ等元素的含量。光谱分析采用ＤＶ４型光谱分析仪。两种测试结果比较较正，增加炉前铁水成分控制的及时性和可靠性，使炉前和炉后各主要元素含量测试偏差控制在±０．０５％内。５．２．２碳当量和硅碳比
一般的机床灰铸造铁件，为保证铸造件强度，都采用在较高ＣＥ下，提高Ｓｉ／Ｃ和辅以合金化的措施。缸套铸造件为减少形成铸造缺陷的倾向，ＣＥ也设计为高值，但Ｓｉ／Ｃ并不高，且熔炼中不允
许加入任何合金元素，通过加大炉料中废钢量
（废钢量由一般的１０％增加到３０％）的方法保证其各项性能。５．２．３配料
图２抽芯式木模结构示意图
新生铁４５％，废钢３０％，回炉铁２５％。５．２．４增碳
电炉中加入类石墨进行增碳，增碳约为４０％～５０％，将所需的增碳剂一次性加入炉底。大块类
５．１．３浇注系统
根据铸件特点，设计成缓冲式阶梯导入、串联环形浇注系统，由铸件两端同时注入铁水。浇注系统用耐火砖管铺设。为增大浇注系统除渣能力，增加横浇口断面比，浇口比为：直：横：内＝１：（１．９—２．０）：（０．９一１．０）。浇注系统如图３。
石墨随炉料加入，类石墨粉空炉时均匀撒在炉底。
５．２．５高温精炼
铁水于炉内升温至１５００℃以上，进行短时间精炼（１０ｍｉｎ左右），以达到净化铁水的目的。
柴油机第３０卷第５期
５．３浇注工艺
５．３．１
塞使用前需烘干，保证内部无潮气，浇口塞固定在浇口箱侧壁，拔起动作靠机械法自动完成。其原理为：浇ＶＩ箱内铁水上升至一定高度，拔出闸板上销钉，重锤落下，拔起浇口塞。浇口塞的使用，一方面保证了铁水的充型压力，另一方面隔绝了夹渣和铁豆的带入。浇口箱及浇口塞装置如图５所示。
浇注方案
采用立式浇注，铸型两端各设－－０１２０ｍｍ的直浇道，使用两浇口箱同时浇注，内浇口绕铸件底部一周。５．３．２倒包
用一台２０ｔ工频感应电炉熔炼，按图４流程进行倒包处理。
ｌ一浇口砖２一浇口塞３一连杆４一支架５一限位
板６一重锤７—套筒８一销钉９一钢丝绳
１ｌ一闸板
ｌ、３、６一加料２、４、７一出铁５、８、１０—倒铁水于炉内９、１１一出铁孕育
图４倒包操作流程示意图
图５浇口箱及浇口塞装置简图
１０一顶丝
５．３．７浇注后期铁水量的控制
浇注中，两浇口箱始终保持一定的铁水高度，当型内铁水上升至预定位置，型中埋设的导线被导通，外接的指示灯亮，立即停止浇注，靠两浇口箱内的铁水将铸型浇满。５．４落砂清理
铸件冷却至２００℃下，打箱落砂。型内冷却用热电偶和自动温度记录仪测温。冷却至２００℃的时间达８天。铸件落砂清理后，全部表面进行抛丸清理。
５．５生产结果
三缸体和四缸体铸件清理后，表面完好、表面及孔间无气孔或夹渣等缺陷。经复检，各项指标满足了技术条件要求。单铸和附铸试棒理化检验结果如表２。
５．３．３浇注温度
浇注温度控制在１３５０．－Ｉ－１０℃（可测量浇口箱内铁水温度）。５．３．４浇注时间
整个浇注过程在８０８内完成。５．３．５浇口箱
使用容量５．Ｏ一５．５ｔ的大型浇口箱，用双快水泥砂打制。内表面与铁水接触部位镶嵌６５ｍｍ厚耐火砖，杜绝由浇口箱内卷入泥砂和夹渣物。箱内设挡渣板，浇口另一侧套出８０ｒｎｌｎ深凹坑，以利于浇注后期集渣。５．３．６浇口塞
浇口塞中部为０３６ｍｍ钢芯，外套耐火砖管，砖管间用硬泥粘接，中间缝隙用石墨粉填实。浇口
表２缸内铸件检验结果
炉次
铸件名称三缸体四缸体
试棒类别单铸附铸单铸附铸
化学成分／％
Ｃ３．３０３．２７３．３３３．２８
Ｓｉ１．６４１．６２１．６ｌ１．６７
ＭｎＯ．７２０．７４Ｏ．７３Ｏ．７２
Ｐ０．０４５０．０５１０．０５１Ｏ．０４３
ＳＯ．０５２０．０５７０．０６３Ｏ．０６１
ｏｂ／ＭＰａ２８ｌ２０２２６５２１０
７．０４
力学性能
鼍，ｌｎｒｎ６．６５
ＨＢ２２０’１８０２１ｌ１５２
３—４
４—２
大型柴油机气缸体的生产工艺
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
孙永泰， Sun Yongtai
辽宁省辽中县化工总厂,辽宁辽中,110200柴油机
DIESEL ENGINE2008,30(5)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_cyj200805010.aspx
第３０卷（２００８）第５期
Ｄｉｅｓｅｌ
柴油机
Ｅｎｇｉｎｅ
Ｖ０１．３０（２００８）Ｎｏ．５
Ｐ“…，“一—’
ｉ
ｅ－ｏ・・蝴－．罐，－吨，・・５
Ｔ艺与材料；
大型柴油机气缸体的生产工艺
孙永泰
（辽宁省辽中县化工总厂，辽宁辽中１１０２００）
摘要：从生产条件、原材料、技术条件、工艺难点、铸造工艺设计几方面详细介绍了大型柴油机气缸体的生产工艺，按此工艺铸造的气缸体各项指标满足技术要求。关键词：气缸体；铸造；工艺中图分类号：ＴＫ４１３．１；ＴＧ２４
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１－４３５７（２００８）０５－００４０－０３
ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｙｌｉｎｄｅｒＢｌｏｃｋｆｏｒＬａｒｇｅＤｉｅｓｅｌＥｎｇｉｎｅ
ＳｕｎＹｏｎｇｔａｉ
（ＬｉａｏｎｉｎｇＬｉａｏｚｈｏｎｇＣｈｅｍｉｃａｌＰｌａｎｔ，ＬｉａｏｎｉｎｇＬｉａｏｚｈｏｎｇ１１０２００）
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌｆｒｏｍｔｈｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃｙｌｉｎｄｅｒｂｌｏｃｋｆｏｒｌａｒｓｅｄｉｅｓｅｌｅｎｇｉｎｅ
ａｓｐｅｃｔｓ
ａｌｅ
ｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｋｅｙｐｏｉｎｔａｎｄｃａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｓ
ｃａｌｌ
ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｗｉｔｌｌｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｙｌｉｎｄｅｒｂｌｏｃｋ；ｃａｓｔｉｎｇ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
１
简述
台ＰＹ４５型数字温度计及ＷＲＳ一６０２型快测热电偶测温；一个１０ｔ、两个２０ｔ铁水包出铁和浇注。单铸０３０为０３０
ＸＸ
本厂生产的万吨级油轮柴油发动机缸套铸件，材质为ＦＣ２００（相当于ＨＴ２００），铸件外形尺寸
８１７６×２３７０Ｘｌ３９８
５００３００
ｍｍ试棒，一箱底浇三支；附铸试棒ｉｎｔｏ，每件三支。型砂及芯砂全部采
ｍｍ，净重４３．１７８ｔ，浇注重量用呋喃树脂砂，型内采用锆英粉醇基快干涂料。炉料使用本溪Ｚ１４生铁、普通碳素废钢、回炉铁、７５硅铁、６０锰铁和类石墨等。
约６ｔ。分两节铸造：一为三缸体，浇重２６ｔ；一为四缸体，浇重３６ｔ。使用前两节问用机械法联接。铸件结构见图１。
３５３６
Ｉ
４６４０
３技术条件
材质为ＪＩＳＧ５５０１／ＦＣ２００；
化学成分见表１；铸态单铸试棒性能要求吼＞
２００
ＭＰａ。ｆ＞４．５ｍｍ，硬度＜２３３ＨＢ。铸件表面粗
１００。
糙度小于Ｒａ
表１材质化学成分
Ｃ
Ｓｉ
Ｍｎ
Ｐ＜０．１０＜０．１０
单位：％
Ｓ＜０．１０＜０．１０
范围
图１缸体结构简图
目标值ｌ
３．３０一３．６０
３．３０
１．４０一１．９００．６０～０．８０
１．６０
０．７０
２生产条件及原材料
使用一台２０ｔ无芯工频感应电炉熔炼铁水；两
收稿日期：２００７—１２－０８
４工艺难点分析
该铸件属于重型精密件，工艺难点主要表现为：
２００８年９月孙永泰：大型柴油机气缸体的生产工艺・４１・
（１）铸件各中心孔间和主要壁厚尺寸都有严格公差要求，模样如按惯例设２０ｍｍ拔模斜度，会
２
严重干扰铸造件尺寸精度。
（２）合箱时任何部位都不允许使用金属芯撑，给型芯间的准确定位带来困难。
（３）铸件上需铸造出长通孔（０１３０×２造缺陷。
（４）铸件精度要求较高，表面粗糙度须保证小于Ｒａ
１００。
０００，
０１７４Ｘ３０７０ｍｍ）２１个，且孔内不允许有任何铸
ｌ一直浇道２一起缓冲作用的浇道３一分直浇道４一横浇道５一内浇口
图３浇注系统
（５）按技术条件，在较高ＣＥ（一４．０％）下，
须保证一定的抗弯强度。
５铸造工艺设计
５．１
５．１．４砂箱
造型所用六层砂箱为灰铁整铸，箱齿随模样形状设计，箱口经机械加工，保证分箱披缝小于２
５．１．５
ｍｍ。
造型工艺
采用立式组芯造型工艺及六层撞砂的分箱方
５．１．１造型工艺方案
法。造型过程中，各层砂箱使用模板造型，靠简易定位销定位，铸型造好后，不需翻箱，可直接起模，避免了翻箱动作中可能造成的铸型损坏。５．１．２制芯
为保证合箱时的尺寸精度，型芯全部用树脂砂，对圆角和损角处重点撞实，增加芯砂紧实度。造长圆芯时，使用特制芯骨，增大型芯强度，减少变形。
为保证铸造件尺寸精度，便于起模，模样分两层制作，上层设计成组芯式木模，下层设计成无拔模斜度的抽芯式木模，结构示意见图２，箭头方向即起模方向。
，
合箱
为保证型芯在铁水充型时不串动，上下芯头分别用夹板式盖芯和强力胶固定粘合。固定长孔型
芯，使用了高温下自行汽化的特殊材料芯撑和易熔
金属丝。５．２熔炼工艺５．２．１炉前成分控制
铁水熔炼过程中，每炉分别制取化学分析和光谱分析试样，测定铁水中Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ等元素的含量。光谱分析采用ＤＶ４型光谱分析仪。两种测试结果比较较正，增加炉前铁水成分控制的及时性和可靠性，使炉前和炉后各主要元素含量测试偏差控制在±０．０５％内。５．２．２碳当量和硅碳比
一般的机床灰铸造铁件，为保证铸造件强度，都采用在较高ＣＥ下，提高Ｓｉ／Ｃ和辅以合金化的措施。缸套铸造件为减少形成铸造缺陷的倾向，ＣＥ也设计为高值，但Ｓｉ／Ｃ并不高，且熔炼中不允
许加入任何合金元素，通过加大炉料中废钢量
（废钢量由一般的１０％增加到３０％）的方法保证其各项性能。５．２．３配料
图２抽芯式木模结构示意图
新生铁４５％，废钢３０％，回炉铁２５％。５．２．４增碳
电炉中加入类石墨进行增碳，增碳约为４０％～５０％，将所需的增碳剂一次性加入炉底。大块类
５．１．３浇注系统
根据铸件特点，设计成缓冲式阶梯导入、串联环形浇注系统，由铸件两端同时注入铁水。浇注系统用耐火砖管铺设。为增大浇注系统除渣能力，增加横浇口断面比，浇口比为：直：横：内＝１：（１．９—２．０）：（０．９一１．０）。浇注系统如图３。
石墨随炉料加入，类石墨粉空炉时均匀撒在炉底。
５．２．５高温精炼
铁水于炉内升温至１５００℃以上，进行短时间精炼（１０ｍｉｎ左右），以达到净化铁水的目的。
柴油机第３０卷第５期
５．３浇注工艺
５．３．１
塞使用前需烘干，保证内部无潮气，浇口塞固定在浇口箱侧壁，拔起动作靠机械法自动完成。其原理为：浇ＶＩ箱内铁水上升至一定高度，拔出闸板上销钉，重锤落下，拔起浇口塞。浇口塞的使用，一方面保证了铁水的充型压力，另一方面隔绝了夹渣和铁豆的带入。浇口箱及浇口塞装置如图５所示。
浇注方案
采用立式浇注，铸型两端各设－－０１２０ｍｍ的直浇道，使用两浇口箱同时浇注，内浇口绕铸件底部一周。５．３．２倒包
用一台２０ｔ工频感应电炉熔炼，按图４流程进行倒包处理。
ｌ一浇口砖２一浇口塞３一连杆４一支架５一限位
板６一重锤７—套筒８一销钉９一钢丝绳
１ｌ一闸板
ｌ、３、６一加料２、４、７一出铁５、８、１０—倒铁水于炉内９、１１一出铁孕育
图４倒包操作流程示意图
图５浇口箱及浇口塞装置简图
１０一顶丝
５．３．７浇注后期铁水量的控制
浇注中，两浇口箱始终保持一定的铁水高度，当型内铁水上升至预定位置，型中埋设的导线被导通，外接的指示灯亮，立即停止浇注，靠两浇口箱内的铁水将铸型浇满。５．４落砂清理
铸件冷却至２００℃下，打箱落砂。型内冷却用热电偶和自动温度记录仪测温。冷却至２００℃的时间达８天。铸件落砂清理后，全部表面进行抛丸清理。
５．５生产结果
三缸体和四缸体铸件清理后，表面完好、表面及孔间无气孔或夹渣等缺陷。经复检，各项指标满足了技术条件要求。单铸和附铸试棒理化检验结果如表２。
５．３．３浇注温度
浇注温度控制在１３５０．－Ｉ－１０℃（可测量浇口箱内铁水温度）。５．３．４浇注时间
整个浇注过程在８０８内完成。５．３．５浇口箱
使用容量５．Ｏ一５．５ｔ的大型浇口箱，用双快水泥砂打制。内表面与铁水接触部位镶嵌６５ｍｍ厚耐火砖，杜绝由浇口箱内卷入泥砂和夹渣物。箱内设挡渣板，浇口另一侧套出８０ｒｎｌｎ深凹坑，以利于浇注后期集渣。５．３．６浇口塞
浇口塞中部为０３６ｍｍ钢芯，外套耐火砖管，砖管间用硬泥粘接，中间缝隙用石墨粉填实。浇口
表２缸内铸件检验结果
炉次
铸件名称三缸体四缸体
试棒类别单铸附铸单铸附铸
化学成分／％
Ｃ３．３０３．２７３．３３３．２８
Ｓｉ１．６４１．６２１．６ｌ１．６７
ＭｎＯ．７２０．７４Ｏ．７３Ｏ．７２
Ｐ０．０４５０．０５１０．０５１Ｏ．０４３
ＳＯ．０５２０．０５７０．０６３Ｏ．０６１
ｏｂ／ＭＰａ２８ｌ２０２２６５２１０
７．０４
力学性能
鼍，ｌｎｒｎ６．６５
ＨＢ２２０’１８０２１ｌ１５２
３—４
４—２
大型柴油机气缸体的生产工艺
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
孙永泰， Sun Yongtai
辽宁省辽中县化工总厂,辽宁辽中,110200柴油机
DIESEL ENGINE2008,30(5)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_cyj200805010.aspx