蠕墨鑄鐵,新一代高性能重卡發(fā)動(dòng)機最佳材料

對于重型發(fā)動(dòng)機的缸體缸蓋材料，傳統上都采用灰鐵鑄鐵，灰鐵材料的技術(shù)非常穩定和成熟，而成本又相對低廉。
然而，隨著(zhù)科技的進(jìn)步，人們的需求也在不斷提高，人們對重型卡車(chē)的燃油經(jīng)濟性、動(dòng)力性、排放性能、輕量化、大馬力等諸多方面不斷提出更高的要求。
要提高發(fā)動(dòng)機的性能并同時(shí)降低排放，主要途徑是增大缸內爆發(fā)壓力，但增大爆發(fā)壓力會(huì )給發(fā)動(dòng)機缸體帶來(lái)額外的熱負荷和機械負荷。傳統的灰鑄鐵缸體缸蓋材料在抗負荷方面存在著(zhù)不足，成為制約發(fā)動(dòng)機性能提升的瓶頸。
為了進(jìn)一步改善發(fā)動(dòng)機性能，工程師們開(kāi)始尋找高性能的替代材料，人們發(fā)現蠕墨鑄鐵是新一代高性能發(fā)動(dòng)機較佳材料。蠕墨鑄鐵有著(zhù)和灰鐵鑄鐵相近的抗震性能、熱導率及鑄造性能，并且在以下三個(gè)關(guān)鍵性能上遠超灰鐵鑄鐵。
高強度：蠕墨鑄鐵的抗拉強度比灰鐵高75%以上，疲勞強度幾乎是普通灰鐵的2倍。采用蠕鐵后，發(fā)動(dòng)機的爆發(fā)壓力可以顯著(zhù)提升，從而改善燃油經(jīng)濟性和動(dòng)力性，降低排放。
高剛性：蠕墨鑄鐵的剛度比灰鑄鐵高出45%，缸體缸蓋采用蠕墨鑄鐵后，可以減少缸孔的變形量，降低機油消耗，并有效改善NVH性能。
高耐磨性：在相同的磨損試驗下，蠕墨鑄鐵的磨損量?jì)H為灰鑄鐵45-%-60%，缸體采用蠕墨鑄鐵材料以后，可以采用無(wú)缸套設計，降低成本。
然而，蠕墨鑄鐵的鑄造實(shí)現起來(lái)并不容易。要保證發(fā)動(dòng)機的良好質(zhì)量，蠕鐵缸體缸蓋的關(guān)鍵部位必須要達成80%以上的蠕化率，傳統的鑄造技術(shù)很難穩定獲得這樣高的蠕化率。
技術(shù)上的難題往往也是技術(shù)取得進(jìn)步和發(fā)展的動(dòng)力，在無(wú)數人幾十年來(lái)持續不斷的努力下，蠕墨鑄鐵的技術(shù)瓶頸逐漸被打破。到上世紀90年代，瑞典的Sintercast公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功可以非常穩定獲得高蠕化率的新型蠕鐵生產(chǎn)技術(shù)。
到了本世紀，蠕鐵鑄造在歐洲重型發(fā)動(dòng)機上的運用已經(jīng)相當普遍，其中曼、達夫、奔馳、沃爾沃、福特、卡特彼勒這些廠(chǎng)家已經(jīng)批量地將蠕鐵材料應用在缸體缸蓋上。
福特汽車(chē)一直是蠕墨鑄鐵技術(shù)的倡導者與先行者，在2016年底特律北美國際汽車(chē)博覽會(huì )（NAIAS）上，福特與SinterCast合作的蠕墨鑄鐵柴油發(fā)動(dòng)機在福特王牌車(chē)型F-150皮卡 上高調亮相，2017款的F150皮卡車(chē)型將配備蠕墨鑄鐵缸體的3.6升V6渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機和2.7升蠕墨鑄鐵EcoBoost汽油發(fā)動(dòng)機。目前在歐洲及南美地區銷(xiāo)售的福特Cargo重卡上搭載的EcoTorq發(fā)動(dòng)機，使用的也是蠕墨鑄鐵材料。
相較于國外的熱火朝天，蠕墨鑄鐵在國內重型發(fā)動(dòng)機上的應用起步較晚，目前國內主要重卡廠(chǎng)家對蠕墨鑄鐵發(fā)動(dòng)機的開(kāi)發(fā)還處于研究和試制階段，大規模批量生產(chǎn)的不多。
作為福特在華的合資企業(yè)江鈴汽車(chē)，充分利用福特的技術(shù)優(yōu)勢，一出手就是大手筆，從福特拿過(guò)來(lái)的高性能9L/13L Ecotorq蠕鐵缸體缸蓋的重型發(fā)動(dòng)機。
為了攻克缸體缸蓋蠕鐵制造的技術(shù)難題，江鈴引進(jìn)了國際上較先進(jìn)的瑞典SinterCast蠕特制造技術(shù)，再加以消化和吸收，較后形成了自己的核心競爭力。江鈴的科研團隊經(jīng)過(guò)兩年多的努力，先后獲得了1項國家級發(fā)明專(zhuān)利和2項實(shí)用新型專(zhuān)利，目前江鈴已經(jīng)完全掌握了蠕鐵生產(chǎn)和控制的核心技術(shù)，并開(kāi)創(chuàng )了完全自主知識產(chǎn)權的JMC比對法蠕鐵控制技術(shù)。
江鈴的重卡發(fā)動(dòng)機的蠕鐵缸體缸蓋蠕化率能穩定達到80%以上，關(guān)鍵部分甚至高達95%。已經(jīng)全部按照福特的開(kāi)發(fā)流程和技術(shù)要求通過(guò)了各項零部件的DV試驗、發(fā)動(dòng)機臺架和整車(chē)性能及耐久實(shí)驗，2017年6月2日，江鈴的重型發(fā)動(dòng)機已經(jīng)在太原發(fā)動(dòng)機工廠(chǎng)正式下線(xiàn)，開(kāi)始正式量產(chǎn)。
江鈴重卡的9L/13L蠕墨鑄鐵發(fā)動(dòng)機的投產(chǎn)，結束了國內重卡發(fā)動(dòng)機一直沒(méi)有穩定蠕墨鑄鐵生產(chǎn)制造的局面，填補了國內重卡發(fā)動(dòng)機金屬材料應用中的一項技術(shù)空白。江鈴重卡的蠕鐵缸體也因此在第十四屆中國國際鑄造博覽會(huì )上榮獲鑄造行業(yè)的較高榮譽(yù)—金獎。
站在巨人肩膀上的江鈴重卡發(fā)動(dòng)機，一出生就具備眾多優(yōu)越的性能，在油耗和NVH方面具備非常強的優(yōu)勢。國內重卡行業(yè)正需要有這樣后起之秀帶來(lái)變局和創(chuàng )新，讓我們對這款極具競爭力的產(chǎn)品拭目以待。