“瘦身”是很多愛美女性的追求，這是人所共知的。但你有沒有聽過，一個冷冰冰的發(fā)動機，它也在努力地“瘦身”呢？想必很多人對此都不甚了解，或許根本就沒有聽聞過。
發(fā)動機也愛美嗎？這是毋庸置疑的，發(fā)動機的外觀、造型、結構都會考慮客戶對于美觀的嚴苛要求。但這里要說的發(fā)動機“瘦身”跟追求美麗不是一碼事，畢竟發(fā)動機不是靠美麗的外表來吸引用戶，眼球經(jīng)濟在發(fā)動機行業(yè)行不通。
“我瘦我驕傲，我為國家省布料?！边@是清瘦的人的一句玩笑話，但透射出一個道理，節(jié)省原材料、成本很重要。對玉柴來說，發(fā)動機的“瘦身”能有效地減少原材料的消耗，降低企業(yè)生產(chǎn)成本；對忠于玉柴產(chǎn)品的用戶來說，發(fā)動機“瘦身”了，整車的油耗會降低，運營成本就會減少，賺的錢就更多了。同時，發(fā)動機輕量化還是節(jié)能、環(huán)保的一項重要手段。
這個道理很好懂，但是發(fā)動機“瘦身”談何容易。據(jù)相關專家說，相對整車降重來講，發(fā)動機輕量化要求更高，實施起來更加困難。
玉柴技師協(xié)會、科技協(xié)會會長陳金源接受采訪時介紹，發(fā)動機輕量化是一個復雜的系統(tǒng)工程，它涉及到人才、設計、制造、工藝、材料等多個方面。
不僅如此，發(fā)動機零件眾多，特別是排放升級，發(fā)動機增加了一些必要的外附件，每增加一個部件，都在增加著發(fā)動機的自重。因此，可以說，玉柴發(fā)動機的“瘦身”事關玉柴、玉柴的供應商、客戶三方核心利益。
讓結構更優(yōu)
從結構上來對發(fā)動機“整形”是一件很難的事，因為任何的改動都是牽一發(fā)而動全身的。盡管如此，為了實現(xiàn)輕量化、增強產(chǎn)品競爭力這個目的，必要的結構優(yōu)化還是在研發(fā)人員的努力下實現(xiàn)了。
玉柴工程研究院副院長譚達輝說，從結構優(yōu)化入手，YC6L氣缸蓋的減重比較典型。我們通過優(yōu)化設計，減少氣缸蓋的接觸面，從而減少機械加工面積，實現(xiàn)了減重效果。
“對于每一處細小的改動，我們都要做充分的CAE計算、分析，確保其性能穩(wěn)定?！弊T達輝強調(diào)。
從玉柴工程研究院相關技術人員那里獲悉，發(fā)動機輕量化是玉柴持續(xù)的追求。今年玉柴將通過去掉YC6L的氣缸體加強板來實現(xiàn)降重，其減重效果高達23.4公斤左右。安全性、穩(wěn)定性是發(fā)動機輕量化必須考慮的因素?！拔覀冋趯ζ渥雠_架耐久實驗和振動試驗?！痹摷夹g人員補充到。
在保證鑄件性能的基礎上，對鑄件結構進行小型化、薄壁化、中空化等設計，去除冗余部分，也是實現(xiàn)發(fā)動機輕量化的有效途徑。
為節(jié)約成本，鑄造廠今年也將鑄件降重列為重點工作。鑄二車間砂芯減重效果明顯，采取優(yōu)化鑄造工藝等方法，D30機體鑄件比原重減少了2公斤。別小看這兩公斤鐵水，按照該工廠年度的生產(chǎn)大綱，因鑄件減重而節(jié)約的成本還是相當可觀的。
“高強度超薄機體水套高端技術”是陳金源和他的制造技術團隊取得的最新成果。應用這項新技術，在制造技術部可以做出2毫米超薄型水套砂芯，且鑄出的機體毛坯內(nèi)壁光滑、無粘砂、無燒結，其技術水平直追奔馳、寶馬。
陳金源對此十分自信，他說，這項技術的成功，為玉柴超薄高強度水套制造技術提供了一個嶄新的平臺，更重要的是歷練出了一個追求高端技術的優(yōu)秀團隊。
發(fā)動機結構輕量化手段還有零部件模塊化設計、外附件輕量化，對某些部件進行有限元分析，采用拓撲結構優(yōu)化等等，玉柴在這條路上的探索還會繼續(xù)。
應用新材料
新材料應用也是減輕發(fā)動機自重的一個重要途徑。目前，在這塊最為突出的就是高強度材料的應用和一些輕質(zhì)合金材料的應用。
蠕墨鑄鐵就是一種高強度的材料，它的機械物理性能和鑄造工藝性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，很適合制造強度要求較高及要求承受熱循環(huán)負荷的零件，如氣缸體、氣缸蓋等。
減輕單個零部件的重量也是減輕發(fā)動機總重量的有效途徑，而機體作為發(fā)動機中最大的核心零部件，占總重量的四分之一，玉柴發(fā)動機的“瘦身”當然要從它下手。
陳金源說：“從2013年1月開始，在玉柴股份副總經(jīng)理梁清延的布置下，制造技術部就主動開展了4種機型機體的輕量化工藝試驗，其中我們在做的D2500機體降重就是用蠕墨鑄鐵替代原來的灰鑄鐵，達到了高強度、薄壁化目的，每個鑄件可降重25公斤?！?BR>
按目前的進度，D2500減重版機體模具已完成，進入試模驗證階段，預計9月份就可以小批量生產(chǎn)，年底能形成大批產(chǎn)能力，為4D機型升級國4打下了良好的基礎。根據(jù)測算，減重可實現(xiàn)降本金額可觀。陳金源表示，他們正在努力，爭取實現(xiàn)更高的降成本目標。
對于發(fā)動機輕量化，陳金源有他自己的理解。他說：“我們總的要求是高強度輕量化，追求‘兩降一?！??！畠山怠褪且抵亍⒔党杀?，‘一?！词潜Ｙ|(zhì)量?！?BR>
誠然，發(fā)動機輕量化不是跟風，更不是摳摳搜搜、偷工減料，沒有質(zhì)量作保證，產(chǎn)品根本沒市場，到頭來只是搬起石頭砸自己的腳。
在玉柴，蠕墨鑄鐵只是新材料應用的冰山一角。鑄鐵雖然剛度較好，成本也低，但是它自身的比重大也制約了這種材料在發(fā)動機輕量化領域的應用。相較而言，鋁合金、鎂合金等輕質(zhì)材料未來則有更大的應用空間。
2011年，制造技術部試驗車間建立，它所肩負的其中一項任務就是鋁合金新材料應用的試驗。前不久，玉柴股份董事長晏平到制造技術部試驗車間考察，陳金源向晏平展示了一項技術成果，應用自主開發(fā)的高強度鋁合金材料，并進行缸蓋結構優(yōu)化，成功開發(fā)的高強韌輕量化某V型機鋁合金缸蓋。這個鋁合金缸蓋成品重量為15.6公斤，跟原來的鑄鐵缸蓋相比，降重17.7公斤，降幅達53.2%，鋁合金缸蓋毛坯經(jīng)過30次冷熱循環(huán)沖擊試驗無裂紋，抗拉強度達到HT250水平，能滿足發(fā)動機需要。目前，該鋁合金缸蓋已進入試驗、驗證階段。
從目前國內(nèi)外發(fā)動機輕量化的成功案例來看，新材料的應用效果是最明顯的。新材料和新鑄造工藝的掌握，玉柴發(fā)動機“瘦身”又向前邁出一大步。
“瘦身”生產(chǎn)兩不誤
雖然發(fā)動機輕量化是大趨勢，但發(fā)動機生產(chǎn)企業(yè)也不會不考慮盈利而去盲目地推行輕量化工作。
選擇哪款機型進行輕量化處理，這需要經(jīng)過嚴密的論證和風險評估。一方面，企業(yè)要考慮輕量化帶來的收益，另一方面輕量化本身也需要研發(fā)設計、制造技術、工藝、工廠等多個相關部門的討論、驗證。
鑄造廠技術科科長陳宏興說，如果我們接到任務，要對某個鑄件進行輕量化處理，那么我們首先要做的工作就是對這個鑄件進行解剖，這個過程有點像醫(yī)生給病人動手術。解剖就是為了看清結構，看看哪些地方有改進的空間。理論的改進空間還需經(jīng)過風險評估、驗證。這個過程沒問題了，我們才能試制，然后對試制的鑄件進行解剖、分析、改進，直到達到滿意的減重效果。先做30多臺鑄件，沒問題了，然后才能幾百臺的小批量生產(chǎn)。
當然，這個因發(fā)動機輕量化而涉及的鑄件修改如果經(jīng)常性的出現(xiàn)在工廠生產(chǎn)中，勢必會影響正常的生產(chǎn)活動。
“這個問題已經(jīng)可以解決了！”陳金源告訴筆者，玉柴的無?？焖僦圃旒夹g正好可以克服這個難關。利用無?？焖僦圃旒夹g，不用開模具，就能制造出我們想要的鑄件來，既省成本，又省時間，這項技術特別有利于新品試制，不會妨礙工廠正常的生產(chǎn)。目前，該技術在國內(nèi)已處于領先水平。
“瘦身”生產(chǎn)兩不誤，這使得玉柴發(fā)動機的輕量化之路走得更為舒坦。
YC6L、YC6MK、YC6J、YC4D等發(fā)動機的輕量化之路已經(jīng)開啟。對玉柴來說，路漫漫其修遠兮，發(fā)動機輕量化之路需要探索的東西還很多。這只是一個旅途的開始，為了增強玉柴發(fā)動機的競爭力，未來還有更多輕量化的玉柴機器走向市場。
