柴油机气缸盖渗漏缺陷成因分析及对策

于春杰 顾婷婷 魏明亮 付政

摘 要：柴油机气缸是实现柴油机工作的主要组成部件，是柴油燃烧做功的地方，是实现柴油机正常旋转的主要部件之一。而柴油机气缸中主要的构件——柴油机气缸盖不但结构复杂，而且其长期处在一个恶劣的工作环境下，受力情况也在随时发生变化。在柴油机工作时受到高温高压气体的强烈冲击，而且伴随着冷却水的局部降温，极易出现气缸盖冷热不均的情况，也是一个柴油机气缸中较易损坏的零件，造成气缸盖渗漏缺陷现象。

关键词：柴油机 气缸盖 渗漏 缺陷 分析

中图分类号：TK42 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（c）-0235-01

柴油机气缸盖由于工作环境、受力受热程度、本身材料组成等多方面因素影响，柴油机在工作一段时间后，会出现气缸盖的渗漏情况出现，气缸盖渗漏情况的产生，不仅影响了柴油机的使用寿命，而且突然的渗漏有可能造成柴油机的暂时故障。轻则给柴油机使用者带来不便，如果是发生在一些柴油汽车上面，还会造成人员的生命财产安全，所以进行柴油机气缸渗漏缺陷成因进行分析是非常有必要的。

1 气缸盖渗漏成因分析及其相应对策

柴油机气缸盖的工作环境造成了气缸盖渗漏成因的多种多样，我们从以下几个方面来对气缸盖渗漏成因进行客观分析。

1.1 化学成分因素

实验研究发现，气缸盖的中铁液成分不准确，硅元素和碳元素的比值过高。铸铁凝固结晶范围变宽等原因都可能引起气缸盖的收缩，特别是在低电压的情况下，气缸盖的收缩程度更加严重。从而引起了气缸盖缸体的普遍疏松，导致缸体渗漏现象的出现。

这种渗漏情况的出现应该释放提高原铁铁液的碳含量，在增加石墨膨胀时的凝固点的同时，降低铸造锅炉的孕育量，避免铸造过程中孕育产生的共晶团数的增加，这个措施有效地降低了低缩疏松引起的渗漏现象的产生几率。当然，碳元素含量也不能过高，过高也容易造成孕育量不足的情况出现，从而形成石墨粗大，降低了铸件的力学性能。因此，必须要从铁液的原液环节就严格把关，确定原铁液的质量。

1.2 孕育剂的影响

一般柴油机气缸盖的铸造过程中，使用的孕育剂包括Si-Ba孕育剂或者75Si-Fe孕育剂。据试验调查显示，不同的孕育剂、不同用量对渗漏程度也有不同影响，而且是一个随着孕育剂量越大，渗漏倾向越大的正相关关系。因为随着铸造过程中孕育量的增大，主要受到影响的共晶团数也随着增加，主要是受到孕育量增加提高了孕育的效果，增加了石墨晶体的数量，而在共晶体相互转化的过程中，共晶体的形成是以石墨晶体为中心点向四周延伸的，从而形成更多的共晶体，这种情况就增加了铸件的收缩疏松倾向，也是造成气缸盖渗漏的主要原因之一。

针对孕育剂产生的气缸盖渗漏情况，一般措施是采用合适的孕育剂。经过科学实验表明，Si-Ba孕育剂加入量对产生的渗漏影响要大于普通的75Si-Fe孕育剂，有机结合两种孕育剂的作用机理，在Si-Ba孕育剂的基础上进行少量的75Si-Fe孕育剂补充，能达到最好的作用效果。

1.3 金属液压的影响

气缸盖中碳含量的主要形式为共晶成分，而逐渐收缩过程主要集中在几个热节处，凝固期收缩就成为了产生渗漏的主要原因，而在收缩现象产生以后没有对缺陷部位进行必要补充，也是渗漏原因越来越严重的因素。

由于铸件过程中，长期是一种固相液相共存状态，这种状态下的补缩只能用提高金属液压的方法来进行，金属中的气体如果不及时排除，形成气泡就会产生疏松情况。所以主要措施就是采用液压技术进行金属的起泡排除。

1.4 各种内芯的发气量

气缸盖中水道芯和油道芯的发气量过大，容易形成局部过热的情况，发气量过大还会引起排气不畅，形成气孔引起渗漏，当水道芯和油道芯边角为直角或者锐角时，就会产生散热慢、凝固晚现象。因为要补充相邻的部位而形成部分收缩的现象，形成收缩疏松。针对这种情况，要对发气量进行严格控制，尽量避免不均匀发气量情况的出现，清理全部的气眼孔，使排气过程长期保持顺畅。

1.5 浇注温度

浇注温度是铸造气缸盖最重要的一环，浇注温度越高渗漏就越大，反之亦然。造成这种现象的原因是浇注温度过高增大了铸件在凝固时候的液压收缩，在此同时也降低了铸件的冷却速度，不利于实现同步凝固。所以针对这种情况要严格的控制生产工艺，最好把浇注温度控制在一个最适宜的位置，调查实验显示浇注温度在1380℃～1420℃之間最适宜。

2 柴油机气缸盖的未来展望

虽然柴油机这种高耗能、高污染的机器设备在逐渐退出机器制造行业，但是我国的柴油机生产现今已经开始更多地朝着低噪音化、轻量化等方向发展。许多公司在大力研究柴油机更加清洁化的同时，也要注意柴油机气缸盖这一重要部件的研发，在保证柴油机工作效率的前提下，认真做好每一个部件的精确制造研发，这样才能实现柴油机的长效发展。

3 结语

对于气缸盖渗漏的原因还是需要进行长期的摸索探讨，合理选择加工工艺，做好从材料选择开始，到铸件制作，最后投入运行的一切准备工作，把气缸盖渗漏概率降到最低，实现柴油机更高、更好发展目标。

参考文献

[1] 肖建云.减少多缸柴油机缸盖缩松缺陷的工艺探索[J].现代铸铁，2006（3）.

[2] 吴占贤.风冷柴油机气缸盖材料[J].兵器材料科学与工程，1992（7）.

[3] 罗述健，纪丽伟.柴油机发展的未来趋势[J].柴油机设计与制造，1999（1）.

[4] 张磊，张连俊，徐焕磊，等.柴油机汽缸盖渗漏缺陷分析，中国内燃机学会2008年学术年会暨大功率柴油机分会六届二次联合学术年会论文集，2008.

[5] 程俊伟，郭亚辉，龚出群，等.柴油机汽缸盖渗漏缺陷成因分析及对策[J].中国铸造装备与技术，2009（2）.