氣缸筒的金剛砂液體噴射精整珩磨

發動機的微粒物排放與機油消耗量密切相關，而發動機的機油消耗量很大程度上是由氣缸筒和活塞環之間的泄漏量決定的。氣缸筒的表面質量對此具有重要的影響。德國大眾汽車公司借助於金剛砂-液體噴射-精整珩磨法(簡稱金剛砂-FG法)開發了一種新型加工方法，其主要優點在於降低機油消耗量以及減少活塞環和氣缸筒的磨損量。

氣缸筒加工工藝水平現狀

汽車發動機氣缸筒的最終加工幾乎無一例外地都是采用珩磨工藝進行的。根據工件的幾何形狀和刀具運動學的特點，氣缸筒加工工藝涉及到一種長行程-內部-圓周珩磨。在這種工藝中，刀具的回轉運動和移動運動疊加在一起，這種疊加的刀具運動在氣缸筒表面上產生了很特殊的十字交叉溝槽結構。

利用金剛砂切削劑進行的珩磨加工(金剛砂珩磨)具有一系列優點：特別高的刀具壽命、工件的尺寸穩定性和較低的刀具成本(與工件有關)。但其糟糕的切削特性(負的切削角、會發生倒圓)表現為：接近表面的石墨片(保護罩)的破碎以及氣缸筒表面上的鱗片狀生成物。

利用碳化硅作為切削劑的珩磨(陶瓷珩磨)工藝加工出來的氣缸筒上較少出現石墨片發生破碎的情況，并且在表面上有附著的金屬微粒物(金屬屑)。但與采用金剛砂相比，采用碳化硅時，氣缸筒使用壽命明顯地縮短了。

這兩種珩磨方法都有一個共同的特點：由于十字交叉溝槽結構的緣故，都形成了一個相互溝通的溝槽系統，促成了在氣缸筒表面上輸送機油的過程。

金剛砂珩磨FG法

1.對材料的要求

大眾汽車公司為氣缸體的制造制訂了基于GG-25的珠光體灰鑄鐵的詳細技術要求。這種珠光體灰鑄鐵與其競爭對手不同，利用確定的鈦含量(0.04%)進行了合金化。鈦與氮和碳生成氮化鈦和碳化鈦，它們以有棱邊的生成物(棱邊長＜5μm)的形式鑲嵌在鑄件的組織中。氮化鈦和碳化鈦在混合摩擦中減少摩擦系數，并且因其非金屬的特性而能夠抑制粘附傾向。此外在機械加工過程中，氮化鈦和碳化鈦會使氣缸筒內壁形成許多罐狀的溶洞，如同一個儲存機油的袋子，它們隨機分布在氣缸筒的表面上，并且從總體上說形成一個微型壓力室系統。

2.筒壁表面物理量

粗糙度特性系數Rk、Rpk和Rvk(按照DIN4776)是對于機油泄漏量的一種度量。隨著Rxx數值的升高，機油泄漏量增加。減少初始機油消耗量和微粒物排放的最重要的先決條件之一是，明顯地降低對機油消耗量具有決定性意義的粗糙度系數Rpk(＜0.3μm)、Rk(＜0.6μm)和Rvk(＜0.8μm)。然而，只有在確保行駛了10萬公里以后還有充足的液體動力潤滑，而且相互溝通的溝槽系統最大程度上被微型壓力室系統所替代的情況下，才能使機油消耗量大幅度地下降。

相互溝通的溝槽系統和微型壓力室系統對機油消耗量的影響的差別在于，由于氣缸筒表面的溝槽特徵(相互溝通作用)不同，強制性地往燃燒室方向輸送機油的作用也不同。相互溝通的溝槽系統使得機油很容易進入燃燒室；與此相反，氣缸筒表面孤立的凹坑或者不連貫的溝槽(微型壓力室系統)只是一個基本上封閉的系統，只有有限的物質交換。另一個差別是，在相互溝通的系統中，潤滑油會在活塞環的壓力下以側向從珩磨溝槽中擠出來，因而難免會發生某種程度的混合摩擦。與此相反，機油不可能從微型壓力袋中擠出來，由于緩沖作用的緣故，活塞環會發生“懸浮”或者“滑移”，因而使發生混合摩擦的可能性下降，同時意味著較少的摩擦損失和發動機功率的上升傾向。