很多人都在說,中國到目前為止還不能自已研發(fā)一臺(tái)汽車發(fā)動(dòng)機(jī),同時(shí)也有不少一些在汽車動(dòng)力總成零部件供應(yīng)商的朋友告訴筆者,目前我國確實(shí)不具備自己研發(fā)跟上世界潮流的發(fā)動(dòng)機(jī)。
當(dāng)然相信你們也都聽說過這種理論,但我們今天想問的問題是:造一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)很難嗎?接下來,我們?cè)噲D從發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)制造過程來分析一下,制造一臺(tái)現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī),到底有多困難。
沙子--制造發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)
也許在大家的想象中,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是由一整塊鋼鐵或者鋁合金,用機(jī)器削出不同的零件形狀,再組合起來的。但實(shí)際上,所有發(fā)動(dòng)機(jī)制造的起點(diǎn),來自一種稱為沙模的東西。顧名思義,這是由沙子造出來的一個(gè)模具。在這個(gè)沙模里會(huì)有很多的孔位和空缺位,這些空出來的洞,全都是為下一個(gè)工序設(shè)計(jì)的。
要保證下一道工序生產(chǎn)出來的發(fā)動(dòng)機(jī)雛形各方面的微觀數(shù)據(jù)都正常,沙模必須由非常精密的機(jī)器進(jìn)行雕刻,沙模的精度要求極高,哪怕是一毫米的誤差,最終造出來的發(fā)動(dòng)機(jī)可能就是個(gè)廢品。這種精密機(jī)床,目前哪怕是自研發(fā)動(dòng)機(jī)的自主品牌,使用的也是德國、日本、意大利等在精密機(jī)床上技術(shù)發(fā)達(dá)國家的產(chǎn)品。
好了,精確打造的沙模弄出來了,接下來就該下一道工序了,一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命,功率耐受度,很大程度上就由這道工序決定。
發(fā)動(dòng)機(jī)的誕生--澆鑄
在這道工序前,所有沙模都會(huì)被機(jī)器運(yùn)送到指定的灌裝區(qū)域,在這里,沙模會(huì)進(jìn)行一些必要的抗高溫處理和緊固處理。當(dāng)然這道程序也是有講究的,處理得不妥,沙模就會(huì)出現(xiàn)一些細(xì)小結(jié)構(gòu)上的改變,最終影響到的,還是發(fā)動(dòng)機(jī)成品的報(bào)廢率。
沙模到達(dá)灌裝區(qū)準(zhǔn)備就緒后,接下來該另一條生產(chǎn)線開工了。在發(fā)動(dòng)機(jī)制造工廠里的其中一個(gè)高溫車間,機(jī)器會(huì)開始把一整塊的鋼材或鋁合金(這些材料預(yù)先已經(jīng)配好配方制造完成)送入高溫爐,在高溫爐里,這些金屬材料會(huì)融化成液態(tài)(也就是我們說的鋼水)。然后通過管道,從多個(gè)方向注入沙模里。
這時(shí)候大家就知道為啥我們一直在強(qiáng)調(diào)沙模的精密性了,因?yàn)樽罱K形成發(fā)動(dòng)機(jī)各大部件的鋼水,就是在這里直接灌進(jìn)沙模里的。這道工序的技術(shù)難點(diǎn)在于對(duì)金屬材料雜質(zhì)的控制,如果本身我們?cè)谥圃爝@塊金屬的時(shí)候,金屬內(nèi)部雜質(zhì)較多的話,在經(jīng)過融化之后,這些雜質(zhì)就會(huì)堆積在一塊,直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。
同時(shí)對(duì)于那個(gè)融化金屬的高溫爐也很有講究,爐壁的材料會(huì)不會(huì)在高溫下釋出一些在被融化物里沒有的雜質(zhì),最終弱化金屬材料剛度。爐的溫度控制,升溫速度,這些都直接影響著整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的金屬性能。同樣地,目前國內(nèi)尚未能制造如此精確控制的高溫爐,高溫爐仍然需要購買進(jìn)口產(chǎn)品。
回到正題,在高溫鋼水全部倒進(jìn)沙模之后,接下來會(huì)有一道冷卻工序,把高溫的金屬重新凝固成固態(tài)。這道工序非常重要,冷卻過程的控制,直接影響著這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)所有方面的質(zhì)量,這算是發(fā)動(dòng)機(jī)制造里要求最高的一個(gè)步驟。由于這道工序機(jī)密程度太高,教授也無法獲取更進(jìn)一步資料。
在冷卻結(jié)束后,沙模里的發(fā)動(dòng)機(jī)本體基本上就已經(jīng)成型了,這時(shí)候,需要工人用錘子親自把沙模敲碎,在干掉沙模之后,真正的發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)本體就制造完成了。
打磨和裝配
上面的內(nèi)容看完,大家估計(jì)也已經(jīng)知道發(fā)動(dòng)機(jī)的制造有多難了,然而,上面所有的步驟制造出來的,只是發(fā)動(dòng)機(jī)的毛坯。然而就是這個(gè)毛坯,就決定著整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的先天基礎(chǔ)。
繼續(xù)往下說吧,在毛坯造好之后,接下來這些毛坯會(huì)被送進(jìn)兩臺(tái)打磨機(jī)里,分別進(jìn)行粗磨和細(xì)磨,這兩臺(tái)機(jī)器的目的,主要是讓整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)成型,各種缸體水道之類的就是在這兩臺(tái)機(jī)器里被打磨出來的,同樣,這兩道程序?qū)纫笠彩欠浅5母撸壳按蠖鄶?shù)自主品牌使用的,都是德國奧地利的機(jī)器進(jìn)行打磨。
打磨好之后,發(fā)動(dòng)機(jī)就可以組裝了嗎?還沒呢,在精磨后,還會(huì)針對(duì)一些高速運(yùn)動(dòng)部件的安裝基座,例如曲軸或缸體,進(jìn)行再次打磨。之后會(huì)裝上各種承托和潤滑件,比如缸體內(nèi)會(huì)裝上經(jīng)過精密制造的缸套,曲軸基座會(huì)裝上曲軸軸牙等等。
在所有這些東西都裝好之后,接下來進(jìn)入的就是真正的發(fā)動(dòng)機(jī)組裝階段了。這時(shí)候,曲軸、活塞、凸輪軸等等這些東西會(huì)被全部裝上發(fā)動(dòng)機(jī),缸體缸套等各個(gè)部件會(huì)被裝好,再裝上發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)等等外部設(shè)備,一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),這就算全部裝配完成了。只要再添加好各類油液,發(fā)動(dòng)機(jī)就可以裝車啟動(dòng)測試,然后出廠送到4S店,最終開始伴隨你度過一段很長時(shí)間。
不只是制造的事情
實(shí)際上,一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的制造牽扯到的不只是制造業(yè),還有整個(gè)國家的工業(yè)技術(shù)基礎(chǔ),從煉鋼到精密機(jī)床;從溫度控制到流程管理。實(shí)際上,發(fā)動(dòng)機(jī)制造完全就是現(xiàn)代工業(yè)下的產(chǎn)物。雖然已經(jīng)在急起直追,但我國在工業(yè)基礎(chǔ)上,因?yàn)榻?jīng)歷過一段相當(dāng)長的空白期,我們實(shí)際上錯(cuò)過了西方國家的兩次工業(yè)革命帶來的技術(shù)發(fā)展。因此我們?cè)谶@些方面,目前仍處于比較大的落后狀態(tài)。
可能話不好聽,但這確實(shí)就是我們的現(xiàn)狀,這種現(xiàn)狀我們只能積累,只能追趕,但差距是確實(shí)存在的,如今我們的發(fā)動(dòng)機(jī)制造仍然需要依靠國外的設(shè)備。也很希望在不久的將來,我們能買到一臺(tái)使用自己的設(shè)備制造,性能和外國產(chǎn)品不相上下的自主研制發(fā)動(dòng)機(jī)。
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