为降低汽车对能源的消耗和尾气对环境的污染， 汽车发动机的发展呈现出高效率、轻质量的发展趋势。 目前绝大多数轿车缸体已采用铝合金生产[1-3]。但是对 于卡车、越野车等使用的大功率发动机，铝合金缸体 还不能满足其性能要求，因而仍然采用铸铁缸体。为 了降低油耗，提高发动机单位质量的功率，发动机缸 体内部结构变得越来越复杂，最小壁厚越来越薄，有 的已经降到3 mm以下[4-5]。
特点 传统工艺。结构简单，适用于一箱一件，但是不适合于大规模生产
国内常用工艺，适用于一箱两件 国外常用工艺，不仅适用于三缸、四缸缸体，还适用于六缸、八缸缸体；一体结构，整体造型，尺轴箱整体式配合使用；国内外采用此方法的厂家较多
结构较为复杂，并且只能与曲轴箱联体式结合使用，因此采用此法生产的厂家很少 仅适用于结构简单的缸体，如无水套砂芯的柴油机发动机缸体
1 铸铁缸体的铸造现状
1.1 材质 目前铸铁缸体的材质主要采用灰铸铁，而国内各厂
所用灰铸铁中常规五元素的含量范围相差不大 （质量 分数）：C 3.0%~3.5%，Si 1.8%~2.5%，Mn 0.6%~0.9%， S<0.15%，P<0.15%。生产中，各厂家按实际生产条件 和用户要求来确定具体成分[8-9]。近年来，由于载重汽 车柴油机功率的提高，对材料性能要求也不断提高， 所用灰铁牌号由HT250提高到HT300，甚至HT350。但 这样提高材料性能的一些措施往往加大了铸件的收缩 倾向，使废品率过高[10]。
不同的缸体结构，其水套砂芯结构均不一样，但砂芯对砂要求很高：既有高的高温强度，又有良好的溃散性。 常采用酚醛树脂覆膜砂
1.3.3 砂的回收处理 国内对型砂回收比较重视，每家企业都有砂的回
收系统。在大量流水生产条件下，砂处理工艺对对铸 件质量和产量至关重要。国内主要生产厂家大都从国
铸造
吴敏等：汽车发动机铸铁缸体铸造现状
of Ma nufa cturing S cie nce a nd Engine e ring, S ichua n Unive rs ity, Che ngdu 610065, S ichua n, China）
Abs tra ct：The re ce nt foundry te chnology, te chnologica l le ve l a nd de te ction te chnique s of ca s t iron cylinde r block we re pre s e nte d a nd a na lyze d in de ta ils in the pa pe r. Be s ide s , ra pid de ve lopme nt te chnology of cylinde r block wa s a ls o introduce d brie fly. The ca s t iron me lting te chnique , the ra w ma te ria l control a nd the de s ign of molding line a nd core -ma king ma chine we re the prima ry te chnica l ga ps be twe e n China a nd a broa d in production of cylinde r block. Adopting high s tre ngth ca s t iron, us ing wa te r coole d hot bla s t cupola with dus t re moving s ys te m a s we ll a s a pplying ra pid de ve lopme nt te chnique wide ly we re the de ve lopme nt tre nds of ca s t iron cylinde r block. With the incre a s e d compe titive ne s s a nd e nha nce d pro-e nvironme nt cons cious ne s s , the ra pid de ve lopme nt te chnique a nd gre e n ca s ting te chnology will be de ve lope d gre a tly. Ke y words ：ca s t iron cylinde r block; ca s ting; pre s e nt s itua tion
随着对发动机缸体要求的提高，对其铸造技术、 工艺和装备的整体水平也提出了更高的要求：材质强 度高、均匀性好，铸件尺寸精度、表面粗糙度要求也 更加严格。但是目前我国在缸体铸件质量、生产技术 和装备水平方面与国外存在着很大的差距，国内如一 汽、哈东安等企业均采用进口的造型线，然而在铸 件质量上却 仍然达不到 国 外 的 先 进 水 平 [6-7]。因 此 ， 提高缸体的铸造水平仍然是我国铸造业的一个难点 和重点。
刘伟明等[19]通过研究指出：60%75硅铁+40%稀土 复合孕育处理的铸件有较高强度，合适的硬度，具有 理想的品质系数；20%75硅铁+80%锶复合孕育处理的 铸件对加工刀具磨损很小，具有良好的加工性能。
1.3 铸造工艺 汽车发动机铸铁气缸体属典型的薄壁复杂件。其
砂芯对尺寸精度要求高，经气密性试验不得有渗漏现 象，以及铸件不得有夹渣、砂眼、气孔、裂纹类缺陷。 因而其铸造工艺非常复杂且要求极为严格。 1.3.1 造型工艺
摘要：对铸铁缸体近年来的铸造技术、工艺水平、检测技术等进行了详细的介绍和分析，并对缸体快速开发技术作了
简要介绍。目前国内与国外铸铁缸体铸造的差距主要体现在铸铁熔炼技术、原材料控制、造型线和制芯机等方面；采 用高强度铸铁、使用水冷热风除尘冲天炉、广泛应用快速缸体开发技术是近年来铸铁缸体的主要发展趋势；随着行业 竞争力的加大以及环保意识的增强，快速缸体开发技术和绿色环保铸造技术将得到大力发展。
在国外较先进的工厂无论是电炉熔炼还是冲天炉 熔炼，都大量使用废钢，几乎不用生铁。电炉采用增 碳技术，冲天炉采用高温熔炼技术，这样就会获得非 常好的渗碳效果。 1.2.2 孕育处理
缸体用灰铸铁主要采用炉前孕育处理，孕育剂通 常采用75SiFe，用于改善石墨形态和材质均匀性。但 有研究表明，孕育处理不仅可以提高灰铸铁性能，还 可以在一定程度上提高缸体的加工性能[16-18]。
由于砂芯种类、数量太多，其结构设计也多种多 样，因此只将结构最为典型的曲轴箱砂芯、顶盖砂芯、 水套砂芯的生产作简要介绍。其工艺结构方式见表1。
砂芯名称 曲轴砂芯
顶盖砂芯 水套砂芯
结构形式 独立式 联体式 整体式 独立式 联体式 半边式
表1 气缸体几种砂芯的生产工艺 Table 1 Productive technologies of several kinds of cylinder block cores
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FOUNDRY
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近几年来，蠕墨铸铁开始在发动机缸体上大规模 应用 。 [13-14] 蠕铁的强度和刚度分别比灰铸铁高75%和 45%，疲劳强度几乎是灰铸铁的两倍。因此采用蠕铁 缸体制造的发动机不仅提高了使用寿命，同时尺寸稳 定，还降低了缸体质量以减少尾气的排放，目前在国 外已经有奥迪、福特、标志、现代、沃尔沃等公司开 始生产蠕墨铸铁缸体。据统计，蠕墨铸铁缸体的产量 已从1999年的0台增长到2010的100万台。 1.2 熔炼及孕育处理 1.2.1 铸铁的熔炼
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-----专题综述
汽车发动机铸铁缸体铸造现状
吴 敏1，李俊涛2，邵京城1，艾 国1，杨 屹2
（1. 新兴重工湖北3611机械有限公司，湖北襄樊 441002；2. 四川大学制造科学与工程学院，四川成都 610065）
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外进口了砂处理系统。如上海通用、烟台动力、哈东 安、安徽奇瑞等采用塔式结构的砂处理单元，使用高 效混砂机，旧砂冷却系统以及计算机控制系统，将旧 砂破碎、磁选、筛分、增湿冷却、辅料定量、混砂等 工艺布置在24 m×24 m×25 m左右的空间内，这也是目 前国外较先进的砂处理布置形式。
但是在芯砂方面，目前国内做的还很少，只有为 数不多的企业采用旧芯砂再生回用。对于旧芯砂的再
在型砂方面，目前绝大多数企业以呋喃树脂砂作 为型砂。如国内某企业采用圣泉集团A+B呋喃树脂固 化剂新工艺，其中A为高酸固化剂，B为低酸值固化 剂，A+B呋喃树脂固化剂自控仪能根据砂温的高低调 节A和B的加入量，使固化时间恒定，从而保证树脂砂 的强度和生产效率[20]。 1.3.2 制芯
缸体是采用砂芯最多的铸件，其中水套砂芯结构独 特，形状怪异，因而芯盒的填砂、取芯都较为困难[6，21]。 目前国内外流水线大量生产缸体类铸件常用的制芯工 艺有三种：冷芯盒法、温芯盒法和热芯盒法。在工业 发达的国家，以热芯盒法应用最多，其制芯手段也基 本实现了机械制芯。采用热芯盒法机械制芯具有砂芯 尺寸精度高、表面质量好、效率高等优点，它不仅提 高了发动机的质量，也为高强度薄壁件的生产创造了 良好的条件。
除常规五元素外，铸铁中通常还会加入少量合金 元素，如：Cr、Cu、Mo、V等 ，这 [11-12] 些元素通常起 促进灰铸铁珠光体化的作用，它们使铸件的强度和热 疲劳性能有所提高、壁厚敏感性降低，但同时铸件缩 孔和缩松倾向增大，因此需适当提高碳含量和碳当量。
收稿日期：2010-08-26收到初稿，2010-10-26收到修订稿。 作者简介：吴敏 （1961-），男，高级工程师，研究方向为材料成型及加工工程。电话：0710-3114946-8101，E-mail：wumin@ 通讯作者：李俊涛，硕士生，研究方向为材料成型及加工工程。E-mail：scljt0510@