[00751095]高性能发动机气缸套铸造模具关键技术研发及应用

气缸套是发动机心脏部件，因其较高的质量技术要求和极大的需求量，普遍采用金属模具离心铸造生产。然而，在采用金属模离心铸造工艺生产气缸套过程中，面临着模具使用寿命偏低、产品质量波动大、生产连续性差等困扰行业发展的关键共性技术难题，由中原内配和河南理工大学联合研究开发的高性能发动机气缸套铸造模具，系统解决了模具应用过程中的多项技术难题。 项目通过产学研用创新合作，建立了正向研发体系，项目创新设计了模具新型结构、应用材料物理仿真分析技术、研究了模具铸铁材料热疲劳失效机理。项目研发的高性能模具具有耐久性突出、质量稳定、生产效率高等一系列突出优点，经河南省科技厅组织专家鉴定，成果达到国内领先水平。主要创新点如下： 1、创新设计了离心铸造模具该模具包括具有圆筒状模腔的外模，外模的模腔内设有具有空腔结构可拆卸的内模。固化外模结构，通过改变内模结构，实现快速更换，应用该结构模具可实现一模多坯，使生产效率提高一倍以上；同时，该模具在保证铸造质量的前提下可重复利用，制造成本显著降低，材料利用率大幅提升，经济效益显著。 2、研究模具铸铁材料热疲劳失效机理通过材料物理模拟技术应用，从理论上研究了离心铸造模具在热循环条件下的宏观性能改变及损伤与失效机理，明确了气缸套离心铸造模具在服役过程中的显微组织演变规律，确定了模具材料所经历的热循环过程与特征，以及模具不同部位处的受热特点，为气缸套模具新材料研究开发奠定了坚实基础。 3、应用材料物理仿真分析技术通过应用材料仿真分析技术，研究了新材料组元的合理配比、杂质与夹杂物的控制与利用、组织结构与材料性能的关系以及铸造工艺对材料组织的影响；研究了金属的铸造特性和高温性能，优化合金成分，确定合理的铸造工艺；研究了铸造模拟参数冷却速度、温度梯度以及冷却时的应力与应变的关系，揭示材料在制备与热加工过程中组织与性能的变化规律，为制定新材料研究开发提供理论指导和技术依据。 项目研发的新型模具工艺成熟稳定，与传统灰铸铁模具相比，模具寿命提升1倍以上，吨成本降低30％以上，气缸套制造效率提升100％。新型模具已在中原吉凯恩、福建汇华等公司批量推广应用，产生经济效益2.7亿元。项目先后获得组合式离心铸造模具等7项国家授权专利；发表《灰铸铁模具热疲劳研究现状及展望》等3篇核心期刊论文；整体技术经河南省科学技术厅组织专家鉴定，技术水平达国内领先；项目的研究开发及应用，为中国气缸套及模具产业技术提升，提供了强有力技术支撑，引领了产业发展，经济社会效益显著。