WD615柴油機氣缸蓋工藝改進與質(zhì)量控制.pdf

WD615柴油機氣缸蓋工藝改進與質(zhì)量控制田光平,張三元,聶宏(重慶濰柴發(fā)動機廠,重慶江津402262)摘要:通過對鑄造工藝進行改進,使柴油機氣缸蓋鑄件的氣孔、縮松、縮孔、夾渣、夾砂、滲漏等缺陷大幅度減少,鑄件的質(zhì)量得到了較大提升,提高了生產(chǎn)效率,降低了鑄造成本,同時也較好地保證了柴油機的整機性能。關(guān)鍵詞:氣缸蓋；鑄造缺陷；工藝改進中圖分類號:TG245文獻標識碼:B文章編號:1003-8345(2007)04-0029-03CastingProcessImprovementandQualityControlofWD615TypeCylinderHeadTIANGuang-ping,ZHANGSan-yuan,NIEHong(ChongqingDieselEngineWorks,WeichaiPowerCo.Ltd.,Chongqing402262,China)Abstract:Asaresultofcastingprocessimprovementandqualitycontrol,defectsofcylinderheadsuchastheblowhole,shrinkage,slaginclusion,sandinclusion,leakagewaslargelyreduced,castingqualitywasobviouslyimproved,productivitywasincreased,aswellasthecastingcostwasdecreasedthatisverybeneficialtoguaranteetheperformanceofthedieselengine.Keywords:cylinderhead；castingdefects；methodandprocessimprovementWD615氣缸蓋是柴油機的關(guān)鍵零件,由水腔、氣道、油孔及螺釘孔等組成,內(nèi)腔結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜、壁厚不均勻,最薄的部位僅5mm,厚大部位的壁厚達45mm,熱節(jié)部位較多,鑄造難度較大。鑄件毛重21kg,材料牌號HT250,(硬度190HB),鑄件經(jīng)加工完工后要對水腔和氣道等內(nèi)腔進行0.5MPa的氣密性試驗,保壓60s無泄漏現(xiàn)象,鑄件的表面及內(nèi)腔不允許有任何氣孔、夾砂、夾渣、縮孔以及其它缺陷。為了更好地控制柴油機整機性能,工廠質(zhì)量保證部取消了以往可對鑄件實行的焊補、補膠、浸滲補漏等鑄件挽救措施,鑄件廢品率在一定時期內(nèi)大幅度上升,為了降低鑄造廢品率,降低鑄造成本,對鑄造工藝提出了更高的要求,增加了鑄造工藝方面的難度。鑄型采用濕型砂機器造型,砂芯均用覆膜砂制作。筆者將介紹鑄造工藝和質(zhì)量控制方面所采取的措施。1常見缺陷產(chǎn)生的原因及分析1.1氣孔缺陷氣孔缺陷是導(dǎo)致報廢數(shù)量最多的缺陷,經(jīng)長時間的跟蹤、統(tǒng)計,其報廢比例占總廢品數(shù)的50%左右。氣孔產(chǎn)生的部位位于澆注位置的上表面,其大小為315mm,形狀基本上呈圓球形和橢圓形,內(nèi)表面較光滑。經(jīng)分析,產(chǎn)生氣孔的原因有以下幾個方面:(1)型、芯砂的發(fā)氣量較大,外型為濕砂,為了便于脫模,配砂時水的加入比例偏大,砂芯烘干溫度略有偏低和烘干時保溫時間不足。(2)型腔、砂芯的排氣不暢。(3)烘干的砂芯未冷卻便開始下芯,使?jié)裥蜕笆軣?其水分遷移至型腔的內(nèi)表面,澆注時產(chǎn)生大量的氣體。(4)澆注溫度偏低、澆注時澆口杯中鐵液未充滿,澆注時間過長。(5)合箱后等待澆注的時間過長,澆注時溢流不足。(6)直澆道位置不當,造成遠離直澆道的兩件鑄件產(chǎn)生氣孔的幾率大于靠近直澆道位置的收稿日期:2007-05-16修定日期:2007-06-05作者簡介:田光平(1978.12-),男,漢族,重慶市巫溪人,畢業(yè)于四川省工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院鑄造專業(yè),現(xiàn)主要從事砂型鑄造工藝、工裝及質(zhì)量控制工作,聯(lián)系電話E-mail:?；诣T鐵及球墨鑄鐵GrayandNodularIrons2007/4現(xiàn)代鑄鐵29鑄件。1.2砂眼缺陷砂眼主要是在下芯、合箱操作過程中引起的。在組裝覆膜砂芯時,砂芯與砂芯之間留有打磨砂芯時的飛邊未清除干凈,浸涂料后粘附在砂芯上；手工下芯時未對正型腔,致使擦砂,下芯后因砂芯結(jié)構(gòu)復(fù)雜,型腔中的砂塊、散砂不能有效清除；合箱不平穩(wěn),導(dǎo)致上砂型與砂芯碰撞,使被破壞的砂塊再次進入型腔。1.3縮松、縮孔缺陷氣缸蓋產(chǎn)生縮松、縮孔的部位常位于內(nèi)澆道處和四個強力螺栓孔處。原因有以下幾點:(1)氣缸蓋為上下分型,澆注系統(tǒng)的設(shè)置為中注式,兩個內(nèi)澆口位于缸蓋進氣道端面的兩邊,在澆注后內(nèi)澆口處鐵液的溫度相對較高,最后冷卻、凝固,無足夠的鐵液對其進行補縮,造成該處出現(xiàn)小縮孔。(2)強力螺栓孔處鑄造時為盲孔,經(jīng)機加工為17100mm的通孔,因壁厚較厚大,在冷卻、凝固的過程中易產(chǎn)生縮松缺陷。(3)造成縮松、縮孔的最主要原因為鐵液的成分波動較大,澆注時鐵液成分不均勻,澆注溫度偏高。1.4滲漏氣缸蓋加工完成后須100%進行氣密性試驗,經(jīng)跟蹤、統(tǒng)計,在產(chǎn)生滲漏的鑄件中,絕大部分為強力螺栓孔旁出現(xiàn)滲漏,經(jīng)解剖后觀察、分析,其滲漏部位為縮松缺陷。偶爾有其它夾雜缺陷出現(xiàn)在其它部位而引起鑄件滲漏。綜合分析,產(chǎn)生滲漏的主要原因由縮松、縮孔引起。2防止缺陷產(chǎn)生的工藝改進2.1針對氣缸蓋鑄件出現(xiàn)的氣孔缺陷,在工藝上采取了以下改進措施,收到了較好的效果。(1)嚴格控制型砂的水分含量(質(zhì)量分數(shù)),工藝范圍為3.8%4.5%。為了盡量降低發(fā)氣量,將面砂的水分含量控制在4.0%左右,背砂的水分含量控制在4.2%左右,既降低了發(fā)氣量,又便于造型時能順利脫模。(2)加強烘干。浸涂涂料后的砂芯立即通過砂芯烘干傳輸線進入烘干爐進行烘干,烘干溫度由原來的180調(diào)整到190,保溫時間增加30min,在保證砂芯強度的同時使砂芯的發(fā)氣量得到了減少。(3)加強型、芯的排氣。在鑄件容易產(chǎn)生氣孔的部位增加出氣孔,使?jié)沧r型腔中的氣體能及時排出,將砂芯的排氣通道加大,并將砂型上的砂芯出氣孔用涂膏進行密封,使砂芯的排氣更加通暢,避免了澆注溢流時鐵液堵住砂芯的排氣通道,減少了因砂芯排氣不暢而進入型腔中。(4)減少砂型的水分遷移和砂芯的吸潮。對下芯時的砂芯溫度進行嚴格控制,要求操作者必須準確記錄砂芯烘干時的出爐時間,以便對砂芯冷卻后的溫度進行控制,砂芯的溫度達到室溫或潮模砂型的溫度時進行下芯操作,砂芯冷卻時須自然冷卻,不得用含有大量水分的壓縮空氣進行強制冷卻,避免了砂芯冷卻時的大量吸潮。(5)加強澆注工序控制。加強了生產(chǎn)組織、協(xié)調(diào),盡量縮短合箱后等待澆注的時間,在造型線上合箱后立即進行澆注。澆注溫度由原來的13851395提高到13901400,使鐵液中的氣體能有足夠的時間充分逸出。提高操作者技能,在整個澆注過程中始終保持鐵液充滿澆口杯,避免澆注斷流使氣體卷入鐵液中。強化溢流,為達到充分溢流將低溫鐵液及氣體帶出型腔,在砂型上制作了溢流槽收集鐵液,同時也減少了浪費,降低了鑄造成本。(6)重新設(shè)置直澆道的位置。因造型線上的澆注葫蘆位置的限制,原有工藝將直澆道設(shè)置在靠近操作者的一側(cè),經(jīng)長期的生產(chǎn)發(fā)現(xiàn),在遠離直澆道處的鑄件更容易產(chǎn)生氣孔,經(jīng)分析、研究,將直澆道的位置設(shè)置在一型四件的中間,為了便于澆注,制作了專用的澆口杯,減少了氣孔的產(chǎn)圖1直澆道位置Fig.1Spruelocation直澆道灰鑄鐵及球墨鑄鐵GrayandNodularIrons現(xiàn)代鑄鐵2007/430道依茨-曼海姆TBD620V16柴油機氣缸體鑄造工藝周文斌,裴澤輝,劉志(河南柴油機集團有限責(zé)任公司,河南洛陽471039)摘要:TBD620V16柴油機氣缸體的輪廓尺寸為22001020760mm,重約2.2t,有兩排共16個氣缸,呈V型排列,材料牌號為QT500-7。鑄造工藝要點如下:1)澆注位置為缸孔頂端向下,分型面選在氣缸頂面外沿,雙側(cè)面底注；2)采用組芯造型；3)鑄件尺寸收縮率取0.83%；4)澆注溫度13601380；5)為防止縮松缺陷,在多處熱節(jié)部位設(shè)置了冷鐵。6件試制鑄件檢查結(jié)果表明,鑄件全部達到技術(shù)要求。關(guān)鍵詞:氣缸體；鑄造工藝；質(zhì)量中圖分類號:TG242文獻標識碼:B文章編號:1003-8345(2007)04-0031-04CastingMethodandProcessofDEUTZ-MWMTBD620V16DieselEngineBlockZHOUWen-bin,PEIZe-hui,LIUZhi(HenanDieselEngineGroupCo.Ltd.,Luoyang471039,China)Abstract:ThecylinderblockofTBD620V16dieselenginehasoveralldimensionsof22001020760mm,weightofabout2.2t,andV-shapedconstructionwith16cylindersintworows,andistobecastwithQT500-7grade(Chinesestandard)nodulariron.Themainpointsofcastingmethodandprocessfortheblockwereasfollows:a)Thepouringpositionwiththetopendsofcylindersfacingdownwardswasadopted；thepartinglinewasputattheoutsideedgeofthecylindertopends；andthebottomgatingsystemwithtworowsofbottomingatesdistributedatthelowestlocationsofthecastingwasadopted.b)The生(見圖1)。2.2為了減少砂眼缺陷,設(shè)置專人對組芯、下芯過程實施全程監(jiān)控,從源頭減少砂眼的產(chǎn)生。設(shè)置專人進行合箱時的檢查和操作,以便合箱時平穩(wěn),避免刮砂后散砂、砂塊進入型腔。根據(jù)產(chǎn)量的大小定期對砂箱、型板的銷和銷套以及合箱銷進行更換,減少了砂眼和錯邊。2.3解決縮松、縮孔及滲漏工藝方面采取的措施:(1)因為縮松的部位主要集中在內(nèi)澆道附近,造型工藝方面在每件的兩個內(nèi)澆口處分別設(shè)置兩個暗冒口,以便實現(xiàn)在冷卻凝固的過程中對該部位進行補縮,該工藝改進后,擴大了對鐵液成分的控制范圍。(2)準確配料是獲得優(yōu)質(zhì)鐵液的前提條件,采用沖天爐熔煉鐵液,盡量減少孕育量,孕育量由原來的約0.35%降為約0.2%,孕育處理時使用的孕育劑必須烘干。原鐵液成分控制范圍:w(C)3.30%3.45%；w(Si)1.60%1.85%；w(Mn)0.80%1.20%；w(S)0.10%；w(P)0.10%；白口寬度:3.55.5mm。最終成分控制范圍:w(C)3.20%3.35%；w(Si)1.90%2.20%；w(Mn)0.90%1.20%；w(S)0.10%；w(P)0.10%；白口寬度:1.02.0mm。(3)降低澆注溫度可有效地防止縮松、縮孔和滲漏的產(chǎn)生,但將使氣孔缺陷增加。(4)由專人進行澆注。手工澆注時,操作工人的操作技能對鑄件質(zhì)量影響較大,在澆注的過程中必須始終保