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雅马哈“DiASil气缸”开发了世界上第一款全铝压铸气缸,用于高性能发动机,结合了高功能和低成本以及环保效益

二二年七月三十一日

亚博比分官网Yamaha Motor Co., Ltd. (YMC)成功开发出一种全铝压铸气缸,其冷却性能比传统气缸提高60%,生产成本降低30%(*1)。这款被称为雅马哈“DiASil气缸”(*2)的全铝压铸气缸,其冷却性能与镀镍气缸相当,目前业界公认为最好,但生产成本明显低于镀镍气缸。
正如YMC在4月份发布的“下一个50”(*3)中期政策报告中所描述的那样,这个新圆柱体是“在促进未来增长方面具有战略重要性”的新核心技术类型的一个例子。

全新雅马哈“DiASil气缸”是一种将材料、制造技术和环境友好性完美结合在一起的技术。所使用的材料是含硅量为20%的铝合金,制造技术是最近开发的雅马哈CF铝压铸技术(*4),这使得全铝压铸气缸的生产成为可能。这是雅马哈独家的CF铝压铸技术,可以大规模生产完全由20%硅含量铝合金制成的压铸气缸,这是传统压铸方法无法做到的。这种新一代技术有望为大多数亚洲市场的摩托车和汽车提供更好的功能和产品质量,目前这些摩托车和汽车使用的是带有铸钢衬套的传统活塞。

我们认识到铝的环保性质,将铝技术作为我们的核心技术之一,并积极增加铝在我们产品中的使用。亚博体育登录网址 免费今年2月,YMC推出了新的雅马哈CF铝压铸技术,作为摩托车底盘零件的制造技术,使压铸铝零件的量产成为可能,比过去更薄和更大。现在,同样的技术已被应用于发动机部件的制造。这也是一项技术,可以很容易地转移到我们的海外雅马哈制造基地。今后,YMC还计划将产品应用到汽车和舷外发动机零部件的新领域。


雅马哈“DiASil缸”的优点
(与铸钢衬套式铝气缸相比)

(1)

冷却性能可能提高60%

(2)

可降低30%的制造成本

(3)

良好的可回收性

(4)

实现30%的轻量化设计

(5)

易于转移到海外生产基地


油缸

铸钢衬套式铝缸

雅马哈“散装油缸”

气缸类型的功能比较

*1与传统气缸相比:指气缸沿气缸内壁嵌有圆柱形铸钢衬套(或“套筒”),以减少活塞运动产生的摩擦。用于许多摩托车发动机。
*2“DiASil”:作为压铸铝硅的缩写而创建的名称
*3“下一个50年”:这是ymca新的3年(2002年4月~ 2005年3月)中期计划,目的是在2005年ymca成立50周年之际,为下一个50年的飞跃奠定基础。在新计划中解决的问题之一是“促进增长战略”,包括为我们的“生态电源”战略开发下一代发动机和组件的核心技术,同时寻求利用公司核心技术之外的生物技术和IT技术的新业务领域。
*4雅马哈CF铝压铸技术=雅马哈控制填充压铸。这是一种压铸技术,利用精确控制铸造条件(模具的真空度,模具温度,铝液的喷射速度),将成品铸件中的气泡数量减少到常规方法的20%,以生产更高质量的铸件。2002年2月推出。



开发背景

铸钢衬套式铝缸

铸钢衬套式铝缸

铸钢衬套式铝缸的不利品质包括更复杂的制造工艺,更重的重量和较差的冷却性能。

镀缸

镀缸

电镀气缸目前用于高性能摩托车发动机,但生产成本较高。

DiASil缸

DiASil缸

采用DiASil cylinder技术制造的全铝气缸不需要铸钢衬套或气缸电镀,这意味着更简单的生产过程。更重要的是,它具有同样出色的冷却性能的镀圆筒。

一般来说,摩托车发动机以高转速(10,000 ~ 20,000 rpm)运行,由此产生的高运行温度使得冷却性能非常重要。这就是为什么轻质铝具有优异的传热速率,被用于摩托车气缸。这些气缸由固有的软铝制成,并在气缸内壁安装了一个圆柱形铸钢衬套,以减少活塞运动产生的摩擦。因此它们被称为“铸钢衬铝缸”。

在这种结构中,圆柱形钢套沿气缸内壁插入,从减少摩擦和降低发动机发作可能性的角度来看,气缸非常可靠。这就是为什么雅马哈在其生产的大约70%的摩托车上使用这种气缸。在亚洲和中南美洲市场的车型中,这一数字达到了90%左右。
但是,铸钢衬套式铝缸也存在一些问题,如插入钢套筒的制造工艺复杂,这些气缸的可回收性较差,由于铸钢衬套的存在,换热速率受到限制(钢的换热速率是铝的1/3)。铸钢衬套式钢瓶的其他问题是环境友好性和制造效率。

另一方面,有一种用于高性能摩托车的替代类型的气缸,它在气缸壁上用一层金属镀层取代铸钢衬套。这种“镀缸”具有优越的冷却性能(比铸钢衬套型约好60%),但也存在生产成本较高的问题。

虽然铸钢衬套式钢瓶和镀钢瓶根据各自的优点在不同的型号上使用,但业界一直在寻找下一代量产钢瓶技术,以阻止生产成本的上升,并能够生产出既环保又高功能的钢瓶。
雅马哈“DiASil缸体”是一项新技术的产品,该技术使全铝压铸缸体具有优异的耐磨性、高生产效率、出色的回收潜力和相当于电镀缸体的冷却性能的低成本大规模生产成为可能。



概述了该技术及其可能性

对于具有高耐磨性的气缸(内壁),含有高比例硬硅颗粒的铝合金是有效的,硅含量为20%的合金被认为具有这种耐磨性,适合作为活塞的材料。然而,在传统的压铸方法中,增加硅含量使得铸件更难具有良好的接触面质量,因为在模具填充过程中形成的气穴(空气)和熔融铝的凝固会降低最终铸件的强度,从而增加了铸造空腔的发生。

为了生产具有高耐磨性表面质量的铸造气缸,雅马哈“DiASil气缸”使用了含有20%硅颗粒的铝合金。为了制造这种迄今为止被认为难以压铸的材料的气缸,使用了雅马哈专有的“CF铝压铸技术”,并精确控制压铸条件,以满足这种合金的特定需求。

具体而言,(1)模具内的真空度,(2)模具的温度,(3)将熔融铝注入模具的速度,都是精确控制的,以生产出具有高度耐磨性的结晶特性,硬硅颗粒分布均匀的铸造金属。这使得大规模生产高质量的全铝压铸气缸成为可能。

由于这种全新的全铝压铸汽缸技术降低了生产成本,同时也改善了汽缸的功能,对于亚洲市场来说,这项技术可以显著提高摩托车的产品功能和成本竞争力,目前亚洲90%的摩托车都使用铸钢衬套式汽缸。它也是一种制造技术,可以应用于汽车和舷外发动机。



2004年欧洲型号雅马哈“XT660R”技术规范


雅马哈“DiASil汽缸技术”系统概要

系统概述
系统概述
系统概述


与常规铸造方法的比较

常规压铸的基本结构

常规压铸的基本结构

由于常规压铸发生的条件,包括模具中的真空程度,模具的温度和熔融合金注入模具的速度,有形成气泡的倾向,这限制了铸造具有良好接触面的零件的能力。

结构为CF压铸技术用于雅马哈的“DiASil缸

结构为CF压铸技术用于雅马哈的“DiASil缸

由于:(1)模具被封闭在一个盒子里,即使在有许多滑块的复杂模具形状中也能获得高度的真空(真空是传统压铸的6倍),(2)更稳定的铝液温度,因为模具的温度是可控的,(3)提高了铝液的喷射速度(比传统压铸快5倍),大批量生产形状更复杂、表面质量更好的铝缸是可能的。