柴油機(jī)中冷器座管質(zhì)量問題成因分析范文

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摘要:介紹了柴油機(jī)中冷器座管常見質(zhì)量問題，結(jié)合中冷器座管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析了缺陷產(chǎn)生的原因，并從鑄造工藝改進(jìn)方面，闡述了減少此類質(zhì)量問題，保證產(chǎn)品質(zhì)量的途徑。

關(guān)鍵詞:中冷器座管;柴油機(jī);縮松;渣孔

中冷器座管是中車戚墅堰機(jī)車有限公司(以下簡稱“中車戚墅堰公司”)開發(fā)的R12V280型柴油機(jī)的重要零部件，其質(zhì)量的好壞將直接影響柴油機(jī)的整機(jī)性能。中冷器座管作為柴油機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)氣和進(jìn)水功能的重要鑄件，居高不下的鑄造缺陷導(dǎo)致的產(chǎn)品報廢，對中車戚墅堰公司的生產(chǎn)和成本都帶來了巨大的考驗。經(jīng)過工程技術(shù)人員幾個月不斷的摸索和探討，終于使中冷器座管產(chǎn)品質(zhì)量得到了顯著的提高，取得了滿意的成果。

1中冷器座管結(jié)構(gòu)和技術(shù)條件

中冷器座管是中車戚墅堰公司對R12V280型柴油機(jī)進(jìn)行的創(chuàng)新設(shè)計，組合了柴油機(jī)的進(jìn)氣和進(jìn)水等功能，屬薄壁箱體類鑄件，其外形尺寸為2154mm×506mm×232mm(見圖1)，重約235kg，主要壁厚為10mm，材質(zhì)為球墨鑄鐵。鑄件內(nèi)腔和兩側(cè)的管路需進(jìn)行0．5MPa的壓力試驗。

2常見質(zhì)量問題

(1)鑄件尺寸偏差造成水管泵漏及螺孔鉆穿中冷器座管采用的是樹脂砂三箱造型，側(cè)面頂注式澆注系統(tǒng)［1］(見圖2)。由于鑄件不僅有上、下法蘭還有中部的水管，為保證下法蘭起模，工藝上設(shè)置補(bǔ)砂芯，但此種造型方法操作性不強(qiáng);中箱緊實時模樣上法蘭易上抬影響鑄件尺寸精度。由于鑄件兩側(cè)80mm的水管長度超過2m，為保證鑄件壁厚均勻性，工藝上在水管中部的加強(qiáng)筋處設(shè)置芯撐固定砂芯，由于芯撐與砂芯接觸的鐵皮壁厚太小且為平面與圓弧面相配合，相當(dāng)于點(diǎn)與圓弧接觸，不能很好地固定砂芯(見圖3)。澆注后在鐵液的浮力和熱作用下，砂芯極易上浮造成鑄件壁厚不均勻，如圖4所示，嚴(yán)重時會造成鑄件局部穿孔。同時由于產(chǎn)品設(shè)計本身壁厚較小，而且鑄件收縮時框形結(jié)構(gòu)的中部由于受到砂芯等的阻礙，不能與兩端同步收縮，形成鼓形結(jié)構(gòu)，加上其他的鑄造偏差就有可能在加工時鉆穿。(2)螺孔縮松中冷器座管的眾多螺孔部位相對于周邊壁厚大，形成孤立熱節(jié)，在凝固收縮時得不到補(bǔ)縮形成縮孔、縮松。(3)渣孔頂注式澆注系統(tǒng)雖然設(shè)計為擋渣效果較好的封閉式，但一方面由于分型面的披縫增加了內(nèi)澆道的截面積，另一方面澆注時可能出現(xiàn)的斷流或流量小，極易造成橫澆道不充滿狀態(tài)而失去擋渣功能，澆注時鐵液帶入的熔渣就可能進(jìn)入型腔形成渣孔缺陷。

3鑄造工藝設(shè)計改進(jìn)

(1)優(yōu)化造型工藝提高鑄件尺寸精度為保證產(chǎn)品尺寸精度，同時方便造型操作。工藝上將原來的三箱造型工藝改為兩箱造型［2］(，將側(cè)面下型的補(bǔ)砂芯放大到鑄件頂面;內(nèi)腔砂芯上下層間增加定位，保證砂芯定位的準(zhǔn)確;側(cè)面的4個補(bǔ)砂芯下芯時與位于兩側(cè)的水管芯干涉，無法下入鑄型，將芯座向后外側(cè)放大20mm，下芯后填入固定砂芯;側(cè)面相同結(jié)構(gòu)相近的砂芯增加防錯設(shè)計，有效避免操作失誤導(dǎo)致砂芯下錯造成的鑄件報廢。(2)改進(jìn)澆注系統(tǒng)并增設(shè)冷鐵，減少鑄件渣孔及疏松缺陷工藝上利用中冷器座管具有較大通孔的特點(diǎn)，將澆注系統(tǒng)設(shè)置在鑄件內(nèi)腔的底部，由側(cè)面頂注式澆注系統(tǒng)改為底返式澆注系統(tǒng)，其充型過程為:金屬液從直澆道進(jìn)入橫澆道，分配到各內(nèi)澆道后再從鑄件底部進(jìn)入鑄件。

4效果驗證

采用新工藝生產(chǎn)的中冷器座管鑄件質(zhì)量明顯提高，完全消除了渣孔缺陷，冷隔等缺陷明顯減少。經(jīng)機(jī)加工和水壓試驗，縮孔、縮松和泄漏缺陷率大大降低，廢品率由原工藝的40%以上，降至6%以下，減少了造型和合型工作量，提高了生產(chǎn)效率。

5結(jié)論

(1)三箱造型改為兩箱造型簡化了造型操作，芯撐接合面與砂芯形狀一致并適當(dāng)增加厚度，提高了砂芯的穩(wěn)定性，能明顯減少砂芯上浮，提高了鑄件尺寸精度。(2)具有較大通孔的鑄件，在通孔設(shè)置底返式澆注系統(tǒng)，可有效保證澆注充型平穩(wěn)和增加擋渣效果，防止鑄件的渣孔和冷隔等缺陷;局部熱節(jié)設(shè)置冷鐵能基本消除縮孔、縮松缺陷。

參考文獻(xiàn):

［1］李弘英，趙成志．鑄造工藝設(shè)計［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005．

［2］雷其會，陳現(xiàn)君，徐煥磊，等．大型柴油機(jī)罩殼呋喃樹脂砂鑄造工藝［J］．現(xiàn)代鑄鐵，2011，(3):43－45．

［3］陳國楨，肖柯則，姜不居．鑄件缺陷和對策手冊［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1996．

作者：胡健嬌 單位：中車戚墅堰機(jī)車有限公司