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摩托车发动机重要零部件材料与工艺总结


摩托车发动机重要零部件材料与工艺总结
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 ZL108、ZL109、ZL9、ZL117 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。 活塞销:一般采用 20、15CrA 或 20Mn2 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(15Cr、20Cr、20Mn、20CrMo、20CrMnMo),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。 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。 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 45、40Cr、40MnB 等中碳钢锻造,其他强化内燃机则用 42CrMo、18Cr2Ni4 WA 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 40Cr、35CrNi Mo、18Cr2Ni4WA 等合金钢。对于摩托车,可采用 45、40Cr、40MnB、20Cr、4 2CrMo、20CrMo 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。 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(35、40、45、50)和合金钢(35Mn2、40Cr、45Mn2、35CrMoA、42CrMoA、 50CrMoA、40CrNi 及 18Cr2Ni4WA),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 45、50、35Mn 2、45Mn2、35CrMoA、40CrNi、40Cr、18Cr2Ni4WA,常用表面强化工艺有圆角 高频感应淬火、圆角滚压及氮化。 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 40C r,排气门则采用高碳马氏体钢(工作温度不超过 650 度,如 4Cr9Si2、4Cr1 0Si2Mo 等)和奥氏体合金钢(工作温度可达 870 度,如 4Cr14Ni14W2Mo);

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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 65Mn、50CrVA 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 20、20Mn2(低碳钢要进行渗碳淬火)或 45、4 5Mn2(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 50CrVA、60Si2C rA、60Si2CrVA、55CrSi 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 H T20-40、HT24-44 等,铝合金一般是铝硅系中高强度的 ZL101 和 ZL104 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<即 ADC10>、YL1 13<即 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。 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 HT21-40、HT25-47 及合金铸铁等 铸铁或 ZL101、ZL104 等铝合金材料;在风冷式内燃机中,广泛采用 ZL105、 ZL106、ZL108、ZL4 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、ZL105、ZL106、ZL108 及 66-1 稀土铝合金。 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。

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零件 左、右曲柄 曲柄销 连杆

材料 40Cr(45) 40Cr(45) 20CrMo

工艺 锻压,调质处理 锻压,退火,回火,渗碳处理 锻压,渗碳,淬火处理

活塞 第一道环 第二道环 油环组合 活塞销 曲轴箱 曲轴箱盖 苹果盖、AC 盖、左后 盖 汽缸体 汽缸套 汽缸头 缸头盖 正时主动齿轮 正时从动齿轮 正时凸轮轴 正时凸轮 正时链轮 凸轮轴 摇臂 摇臂轴 摇臂座 气门内弹簧 气门外弹簧 进气门 排气门 气门座圈 气门导管 主副轴及齿轮 变速毂 变档拨叉 变档拨叉轴 变档轴 制止器 启动轴 减速齿轮 启动惰齿 减速齿轮轴

AC8A/ZL109 球墨铸铁/7Cr17 RIK-20A/球墨铸铁 片环 P615 衬环 P631/1Cr18 Ni9 20CrMo ADC12<即 YL113,下同> ADC12 ADC12 ADC12 中磷铸铁/硼铸铁 ZL107 ADC12 20CrMo 40Cr 20CrMo 冷激铸铁 20Cr 20CrMo/KT2650-02 20CrMo 20CrMo/30CrMo 钢板 20/ADC12 55CrSi SWOSC-V 4Cr10Si2Mo 4Cr10Si2Mo/SUH35

T6(人工时效加固溶强化) 磷酸盐薄膜处理/氮化 磷酸盐薄膜处理/磷化 磷酸盐薄膜处理/磷化 渗碳处理 压铸,表面不锈钢喷丸处理/ 无水铬酸膜处理 压铸,表面不锈钢喷丸处理 压铸,表面不锈钢喷丸处理 压铸,表面不锈钢喷丸处理 铸造,精磨 T6/T4+无水铬酸膜处理 压铸,表面不锈钢喷丸处理 表面喷丸,调质处理 整体渗碳

整体渗碳 精锻 渗碳/调质并表面氮化 表面氮化/铸造 表面喷丸,两端磨平 表面喷丸,两端磨平 调质并表面软氮化/表面软氮 化 调质并表面软氮化/表面软氮 化

20CrMo 或 20CrMnTi QT700-2 50 锻件 20CrMo 45 20 20CrMo 局部镀锌 20CrMo 20CrMo 20CrMo

整体碳氮共渗 等温淬火,去尖角毛刺 正火,局部高频淬火,镀铬 表面渗碳淬火 电镀防腐 冲压,表面渗碳,淬火 整体渗碳,喷砂喷丸,去氢处 理 渗碳淬火 渗碳淬火 表面渗碳淬火

启动大齿 离合器结构体 离合器摩擦钢片 离合器齿轮 离合器弹簧 机油泵体、座、盖 机油泵传动齿轮 机油泵内外转子 飞轮

20CrMo ADC12 冷轧钢板 铁-碳-铜镍系粉末冶金 65Mn ADC12 增强尼龙 66 铁基粉末冶金(FG60-30) 10(法兰盘为 45)

渗碳淬火 铸造 冲压 齿部高频淬火并退磁 铸造 表面平整光滑 粉末冶金 表面光洁


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