文 献 综 述

动力装置是驱动各类工程机械、移动机械工作和行驶的动力源，可分为热力、水力、电力和风力等动力装置。热力驱动装置即内燃机由于其结构紧凑、轻便、热效率高等特点在无电源供应的固定或移动式设备上被广泛使用^[1-2]。作为现今的内燃机演变趋势，需要增加内燃机的动力并减少排量，为此需要发展能承受更高应力的材料并改进汽缸的制造工艺^[3]。

缸头是内燃机中最重要、最复杂的单个零件。它占普通车辆3%#8212;4%的总重，因此它在轻量化中扮演着关键的角色。它作为机体组的一个部件，形成燃烧室的上部。燃烧室、燃烧策略以及进排气道的结构对燃烧效率具有决定性的影响^[4-5]。

常见的汽缸盖地板的下侧具有半球形的燃烧室，燃烧室是汽油发动机汽缸盖的重要组成部分。缸盖底面燃烧室以外的其余表面构成汽缸垫的接触面。缸内有从侧面法兰通向燃烧室的进、排气道。在直喷油发动机上进气道为了产生涡流应特殊设计，在进气道中可以安装用于改变缸内气流的控制阀，产生涡流和滚流^[6]。在气门座以上的气道内具有通过气门导管穿过气道的气门杆，与柴油直喷发动机相反，汽油发动机气门杆与垂直方向具有一定的角度。汽缸盖通过供油道与主油道相连，回油道与汽缸体连接。通风口接在油气分离器上，通常是安装在汽缸盖罩里。为了达到废气后处理要求，还可以在汽缸盖中设置二次空气气道^[7]。

正是由于汽缸盖结构非常复杂，综合考虑材料特性、生产成本和生产效率，在现今的金属成型技术中只能采用铸造的方法来制造汽缸盖。

铸造技术作为金属材料成型的基本方法，伴随着金属材料的诞生而形成，并伴随着金属材料的发展而发展。从青铜器的铸造开始，铸造在我国已有4000多年的历史^[8]。铸造生产有以下两个明显的优点：（1）适应性强，铸造方法不受零件大小、形状和结构复杂程度的限制；铸造方法又可以适用于各种合金，适用材料范围也非常的宽泛。（2）成本低，铸件重量在一般机器中占40%~60%，但它的成本仅占总成本的25%-30%^[9-10]。正是由于这两个有点，虽然科学技术在不断进步，新的材料成型技术不断出现，但铸造技术在我国的加工制造行业中依然占据着举足轻重的地位。

铸造是机器零件、毛坯采用液态金属直接成型的一种制造方法。铸造生产工艺是将金属熔炼成具有一定化学成分、一定温度的液态金属，在重力场或外立场（压力或离心力等）的作用下，浇注到具有一定几何形状、一定尺寸大小的铸型型腔中，待液态金属结晶，凝固并冷却到一定温度后，从型腔中取出，经过清理，切除浇冒口而获得铸件（亦就是机械零件或毛坯）^[11]。

传统的铸造工艺仅仅依靠于人们的经验，而随着科学工作者的努力，对铸造的物理化学过程有了越来越深的认识，形成了一系列理论分析方法作为指导现代铸造技术发展的理论基础，这些理论基础包括金属凝固理论、熔体处理与冶金控制、合金强化理论等^[12-13]。利用这些理论基础，能不断在铸造工艺和技术上突破创新，制造出性能更好、价格更低廉的产品，并且规避生产过程中由于铸造方法不当而造成的铸件缺陷，减少残次品出现的概率。

铸件缺陷是导致铸件报废、性能下降、使用寿命缩短的主要原因。分析铸件缺陷的形貌和特征，研究缺陷形成的原因和过程，是防止、减少和消除铸件缺陷的前提^[14]。

根据铸件缺陷的形貌特征，我国（GB5611-1998）将铸件缺陷分为八类：（1）多肉类缺陷，该类缺陷是铸件表面各种多肉缺陷的总称，主要有飞边、毛刺、胀砂、冲砂、掉砂和外渗物；（2）孔洞类缺陷，是在铸件表面和内部产生的孔洞缺陷的总称，主要有气孔、针孔、缩孔和缩松；（3）裂纹、冷隔类缺陷，主要有冷裂、热裂、白点、冷隔和热处理裂纹；（4）表面缺陷，铸件表面上产生的各种缺陷，主要有夹砂类缺陷、粘砂类缺陷、皱皮和缩皱等；（5）残缺类缺陷，由于各种原因造成的铸件外形缺损缺陷的总称，主要有浇不到、未浇满，跑火、型漏等；（6）形状及重量差错类缺陷，铸件的形状、尺寸、重量、与铸件图样或技术条件的规定不符，主要有尺寸和重量差错、变形、错型、错芯、偏芯等；（7）夹杂类缺陷，是铸件中各种金属和非金属夹杂物的总称，主要分为金属夹杂物和非金属夹杂物两类；（8）成分、性能、组织不合格，化学成分不符合要求，显微组织、物理性能、力学性能不合格，这类缺陷统称为铸件的成分、性能、组织不合格。常见的缺陷分为两类，一类是物理性能、力学性能和化学成分不合格；另一类是组织异常^[15-19]。