应用新材料
新材料应用也是减轻发动机自重的一个重要途径。目前,在这块最为突出的就是高强度材料的应用和一些轻质合金材料的应用。
蠕墨铸铁就是一种高强度的材料,它的机械物理性能和铸造工艺性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间,很适合制造强度要求较高及要求承受热循环负荷的零件,如气缸体、气缸盖等。
减轻单个零部件的重量也是减轻发动机总重量的有效途径,而机体作为发动机中的核心零部件,占总重量的四分之一,玉柴发动机的“”当然要从它下手。
陈金源说:“从2013年1月开始,在玉柴股份副总经理梁清延的布置下,制造技术部就主动开展了4种机型机体的轻量化工艺试验,其中我们在做的D2500机体降重就是用蠕墨铸铁替代原来的灰铸铁,达到了高强度、薄壁化目的,每个铸件可降重25公斤。”
按目前的进度,D2500减重版机体模具已完成,进入试模验证阶段,预计9月份就可以小批量生产,年底能形成大批产能力,为4D机型升级国4打下了良好的基础。根据测算,减重可实现降本金额可观。陈金源表示,他们正在努力,争取实现更高的降成本目标。
对于发动机轻量化,陈金源有他自己的理解。他说:“我们总的要求是高强度轻量化,追求‘两降一保’。‘两降’就是要降重、降成本,‘一保’即是保质量。”
诚然,发动机轻量化不是跟风,更不是抠抠搜搜、偷工减料,没有质量作保证,产品根本没市场,到头来只是搬起石头砸自己的脚。
在玉柴,蠕墨铸铁只是新材料应用的冰山一角。铸铁虽然刚度较好,成本也低,但是它自身的比重大也制约了这种材料在发动机轻量化领域的应用。相较而言,铝合金、镁合金等轻质材料未来则有更大的应用空间。
2011年,制造技术部试验车间建立,它所肩负的其中一项任务就是铝合金新材料应用的试验。前不久,玉柴股份董事长晏平到制造技术部试验车间考察,陈金源向晏平展示了一项技术成果,应用自主开发的高强度铝合金材料,并进行缸盖结构优化,成功开发的高强韧轻量化某V型机铝合金缸盖。这个铝合金缸盖成品重量为15.6公斤,跟原来的铸铁缸盖相比,降重17.7公斤,降幅达53.2%,铝合金缸盖毛坯经过30次冷热循环冲击试验无裂纹,抗拉强度达到HT250水平,能满足发动机需要。目前,该铝合金缸盖已进入试验、验证阶段。
从目前国内外发动机轻量化的成功案例来看,新材料的应用效果是最明显的。新材料和新铸造工艺的掌握,玉柴发动机“”又向前迈出一大步。
“”生产两不误
虽然发动机轻量化是大趋势,但发动机生产企业也不会不考虑盈利而去盲目地推行轻量化工作。
选择哪款机型进行轻量化处理,这需要经过严密的论证和风险评估。一方面,企业要考虑轻量化带来的收益,另一方面轻量化本身也需要研发设计、制造技术、工艺、工厂等多个相关部门的讨论、验证。
铸造厂技术科科长陈宏兴说,如果我们接到任务,要对某个铸件进行轻量化处理,那么我们首先要做的工作就是对这个铸件进行解剖,这个过程有点像医生给病人动手术。解剖就是为了看清结构,看看哪些地方有改进的空间。理论的改进空间还需经过风险评估、验证。这个过程没问题了,我们才能试制,然后对试制的铸件进行解剖、分析、改进,直到达到满意的减重效果。先做30多台铸件,没问题了,然后才能几百台的小批量生产。
当然,这个因发动机轻量化而涉及的铸件修改如果经常性的出现在工厂生产中,势必会影响正常的生产活动。
“这个问题已经可以解决了!”陈金源告诉笔者,玉柴的无模快速制造技术正好可以克服这个难关。利用无模快速制造技术,不用开模具,就能制造出我们想要的铸件来,既省成本,又省时间,这项技术特别有利于新品试制,不会妨碍工厂正常的生产。目前,该技术在国内已处于领先水平。
“”生产两不误,这使得玉柴发动机的轻量化之路走得更为舒坦。
YC6L、YC6MK、YC6J、YC4D等发动机的轻量化之路已经开启。对玉柴来说,路漫漫其修远兮,发动机轻量化之路需要探索的东西还很多。这只是一个旅途的开始,为了增强玉柴发动机的竞争力,未来还有更多轻量化的玉柴机器走向市场。