Casting de bloque de cilindros: la base sólida del "corazón" del motor

En un motor de combustión interna, el bloque de cilindro es la estructura central que transporta todo el sistema de energía y se conoce como la "carcasa del corazón del motor". Fundición en bloque de cilindro , como uno de sus componentes más originales y críticos, no solo está relacionado con el rendimiento, la confiabilidad y la vida de toda la máquina, sino que también determina directamente el costo de fabricación y la viabilidad del procesamiento posterior.

1. ¿Qué es la fundición en el bloque de cilindros?

La fundición en el bloque de cilindros se refiere al bloque de cilindro sin procesar en blanco fabricado por el proceso de fundición, que es uno de los componentes estructurales más importantes del motor de combustión interna. Su función principal es admitir piezas móviles como pistones, cigüeñales y bielas, soportar el impacto de los gases de alta temperatura y alta presión generados por la combustión, y mantener la rigidez general del motor. Debido a las condiciones de trabajo extremadamente duras, la resistencia, la estabilidad térmica, la resistencia al desgaste y la procesabilidad de las fundiciones de bloqueo de cilindros son extremadamente alta.

2. Análisis de materiales convencionales: la batalla entre el hierro fundido gris, el hierro dúctil y la aleación de aluminio
Hay tres tipos principales de selección de materiales para piezas de fundición de bloque de cilindros:

Hierro fundido gris (HT250, HT300, etc.): materiales tradicionales, bajo costo, excelente rendimiento de fundición, buena absorción de choques y rendimiento de procesamiento, aún dominante en motores diesel medios y de baja velocidad y algunos motores de gasolina.

Hierro dúctil: mayor resistencia, mejor resistencia a la tracción y dureza de impacto que el hierro fundido gris, adecuado para motores de alta carga y alto rendimiento.

La aleación de aluminio (como la aleación al-Si): el representante de la tendencia liviana, con una excelente conductividad térmica y propiedades de procesamiento, es el material preferido para los modernos motores de gasolina de automóviles de pasajeros.

A medida que la industria del automóvil se desarrolla hacia la conservación de la energía, la reducción de emisiones y los bloques livianos de cilindro de aleación de aluminio están reemplazando gradualmente el hierro fundido tradicional, pero en el campo de los motores diesel de servicio pesado, el hierro fundido gris todavía tiene ventajas irremplazables.

3. Ruta de proceso convencional de fundición en bloque de cilindro
Los requisitos del proceso de fabricación de la fundición al bloque de cilindros son extremadamente altos, lo que no solo debe cumplir con el moldeo de estructuras complejas, sino también controlar la precisión dimensional y la uniformidad organizacional. El flujo del proceso principal es el siguiente:

1. Diseño de moldeo y caja de núcleo
Se utilizan materiales de moldeo como arena de resina, arena de arcilla o arena de vidrio de agua, combinados con una estructura de superficie múltiple para garantizar el moldeo de precisión de estructuras complejas como la cavidad interna y la chaqueta de agua de enfriamiento. La chaqueta de agua y las partes del canal de aceite generalmente requieren posicionamiento preciso con núcleos de arena huecos.

2. Derretir y verter
La composición de los metales debe controlarse estrictamente durante la fundición, especialmente el contenido de elementos como C, Si, Mn, S y P. La temperatura de vertido generalmente se controla entre 1300 y 1400 ℃ para evitar defectos de fundición como el cierre de frío y la reducción de la reducción.

3. Tratamiento térmico y regulación organizacional
Algunas fundiciones de cilindros de alto rendimiento requieren tratamiento de normalización, recocido o envejecimiento para mejorar las propiedades de la organización, la resistencia a las grietas por calor y la estabilidad del procesamiento.

4. Limpieza e inspección
Incluida la molienda de las rebabas, la arena para eliminar la escala de óxido, la detección de fallas (como rayos X, ultrasónico), detección de tamaño, etc., para garantizar la tasa de aprobación de fundición de calidad.

4. Diseño de optimización estructural: el arte de equilibrar la fuerza y la ligereza
Excelentes fundiciones de bloque de cilindros no solo deben ser "fundidos", sino también "bien utilizados". Los siguientes puntos deben tenerse en cuenta en el diseño estructural:

Diseño razonable de revestimiento de cilindro y chaqueta de agua: asegure la eficiencia de enfriamiento y la uniformidad del espesor de la pared.

Disposición de la placa de costilla: mejorar el rendimiento sísmico y reducir la resonancia.

Diseño integrado del canal de aceite/canal de agua: mejorar la utilización del espacio y la facilidad de procesamiento.

Diseño de precisión de la brida y la posición del orificio de montaje: Asegure el sellado y la coincidencia con la cabeza del cilindro, el cárter y otros componentes.

Con la ayuda del modelado y análisis de software CAD/CAE, cada vez más fabricantes han logrado la transformación del "diseño de experiencia" a "basado en datos".

Cilindros de piezas de fundición en el bloqueo de la misión básica del núcleo de potencia. Ya sea que se trate de innovación material, optimización de procesos o actualización inteligente, las capacidades de fabricación de alta gama detrás de ella son un indicador importante del nivel de la industria de equipos de un país. En el futuro, con la promoción en profundidad de la fabricación verde y la transformación digital, las fundiciones de bloque de cilindros también desempeñarán un papel irremplazable en un nivel más alto.