柴油機中冷器座管質量問題成因分析范文

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摘要:介紹了柴油機中冷器座管常見質量問題，結合中冷器座管的結構特點分析了缺陷產生的原因，并從鑄造工藝改進方面，闡述了減少此類質量問題，保證產品質量的途徑。

關鍵詞:中冷器座管;柴油機;縮松;渣孔

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

1中冷器座管結構和技術條件

中冷器座管是中車戚墅堰公司對R12V280型柴油機進行的創新設計，組合了柴油機的進氣和進水等功能，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，材質為球墨鑄鐵。鑄件內腔和兩側的管路需進行0．5MPa的壓力試驗。

2常見質量問題

(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，側面頂注式澆注系統［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，工藝上設置補砂芯，但此種造型方法操作性不強;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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筋處設置芯撐固定砂芯，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，相當于點與圓弧接觸，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，嚴重時會造成鑄件局部穿孔。同時由于產品設計本身壁厚較小，而且鑄件收縮時框形結構的中部由于受到砂芯等的阻礙，不能與兩端同步收縮，形成鼓形結構，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，在凝固收縮時得不到補縮形成縮孔、縮松。(3)渣孔頂注式澆注系統雖然設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澆道的截面積，另一方面澆注時可能出現的斷流或流量小，極易造成橫澆道不充滿狀態而失去擋渣功能，澆注時鐵液帶入的熔渣就可能進入型腔形成渣孔缺陷。

3鑄造工藝設計改進

(1)優化造型工藝提高鑄件尺寸精度為保證產品尺寸精度，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］(，將側面下型的補砂芯放大到鑄件頂面;內腔砂芯上下層間增加定位，保證砂芯定位的準確;側面的4個補砂芯下芯時與位于兩側的水管芯干涉，無法下入鑄型，將芯座向后外側放大20mm，下芯后填入固定砂芯;側面相同結構相近的砂芯增加防錯設計，有效避免操作失誤導致砂芯下錯造成的鑄件報廢。(2)改進澆注系統并增設冷鐵，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，將澆注系統設置在鑄件內腔的底部，由側面頂注式澆注系統改為底返式澆注系統，其充型過程為:金屬液從直澆道進入橫澆道，分配到各內澆道后再從鑄件底部進入鑄件。

4效果驗證

采用新工藝生產的中冷器座管鑄件質量明顯提高，完全消除了渣孔缺陷，冷隔等缺陷明顯減少。經機加工和水壓試驗，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，提高了生產效率。

5結論

(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增加厚度，提高了砂芯的穩定性，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，在通孔設置底返式澆注系統，可有效保證澆注充型平穩和增加擋渣效果，防止鑄件的渣孔和冷隔等缺陷;局部熱節設置冷鐵能基本消除縮孔、縮松缺陷。

參考文獻:

［1］李弘英，趙成志．鑄造工藝設計［M］．北京:機械工業出版社，2005．

［2］雷其會，陳現君，徐煥磊，等．大型柴油機罩殼呋喃樹脂砂鑄造工藝［J］．現代鑄鐵，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:機械工業出版社，1996．

作者：胡健嬌 單位：中車戚墅堰機車有限公司