某型135缸套减重内孔缺陷废品分析及防止.pdf

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1、内燃机与配件2010年第2—3期某型135缸套减重内孔缺陷废品分析及防止蒲小涛(成都银河动力股份有限公司)为了降低生产成本。缸套铸造车间决定对某型135缸套进行减重。我负责设计减重模具。经过对产品成品尺寸、机械加工各工序加工情况的全方位了解后。首先设计出了该型减重缸套毛坯。毛坯重量由原来的19．7kg减为16．Okg。在最初的试生产中．由于毛坯总长和非减重毛坯相比只减短了3mm．故减重模具借用了非减重模具的冷却水管。减重模具图和减重毛坯图如图1所示。啊11现象描述原有冷却水管长度为272mm．水管出水孔分布为：从大头起180mm范围内均间距6mm均匀分布31个

2、孔径2mm的出水孔。余下75mm长水管为间距15ram均匀分布5个孔径2mm出水孔。使用这种水管生产了一批该型135减重缸套。这批试验缸套送到加工车间加工后。在精铰内孔工序后．出现大量的渣缩孔内砂废品。这些渣缩孔几乎全部集中在缸套大端往下30ram范围内．严重者在上述区间范围内布满整个内壁圆周。试验缸套内砂废品率高达50％以上。2原因分析1．缸套渣缩孔缺陷形成的主要原因是由于在熔炼、孕育、铁水转运、浇注等过程中铁液中一次渣、气和二次渣、气在缸套离心铸造特有的双向凝固方式下．未能及时排出而滞留在铸件内最后凝固，并同时由此产生缩松缺陷所致。在铸铁熔炼过程中。会形成

3、由硫化物和硅氧化物等组成的熔渣。为降低生产成本，生产时往往采用较大比例的铁屑、废缸套等回炉料作为炉料，回炉料中油污、废弃物、垃圾、杂质等含量较多，且往往氧化严重．在熔炼时尽管经过多次造渣扒渣．但是不可能完全扒干净这些杂质形成的非金属和金属氧化物。这些以硫化物、硅氧化物等为主要组分组成的渣子，不可避免的残存于铁液中。此外．铁液还要经过三次孕育处理才浇注成型。孕育处理时由于硅铁自身杂质含量、硅铁未完全熔化和氧化等会增加铁液中的夹渣。出铁水时加入座包的覆盖剂若潮湿。也会给铁液中带来水汽，高温铁液还会吸收空气中的水汽、氮气、氧气等杂质。铁水几次转包、筑包材料中也还有杂

4、质。这些杂质在以后的浇注过程中很难排出。甚至还会由于铁液中的氧化物(Fe20，、Fe，O。等)与铁液中的碳反应会生成夹渣和气体。浇道潮湿、浇包清洁工作做得不好、浇包潮湿．浇注中涂料不干等等都会在铁液中带入气体和夹渣。这些在浇注过程中产生的二次渣、气，也是铸件产生渣孔的重要原因。上述在铁液熔炼、孕育、铁水转运、浇注等过程中产生的熔渣、夹渣和气体。在铁液凝固过程中，这些夹渣和气泡本应在离心力作用下内浮至铸件内壁。但在实际生产中往往会由于其他原因如离心机转速不够导致的离心力不足．铁液流动性差。浇注温度偏低等使渣气内浮速度小于缸套由外壁向内的凝固速度，而使渣气滞留在铸

5、件内而形成渣气孔。当浇注速度太慢、浇注温度过低f●●●●●●，lq■■■●●●●●●I蒲小涛：某型135缸套减重内孔缺陷废品分析及防止31时．由于离心浇注本身特有的双向凝固特点，更加剧了这种现象的产生。这些渣气往往就聚集在缸套最后凝固的部位，由于这些最后凝固部位的补缩通道被熔点较低的非金属氧化物熔渣等堵塞住。得不到金属液的有效补缩，则形成缩孔缩松。因此．渣气孔总是和缩孔缩松聚集在一起，形成渣缩孑L缺陷。2．非减重冷却水管借用到该型135减重模具上后．在实际生产中发现：缸套冷却凝固时总是在大头往下30mm左右的R斜度处最先呈现暗红色，而缸套大头和小端均还未凝固。

6、由于大端金属液较多，涂料较厚，冷却速度缓慢，这里往往就成为最后凝固区。在操作中，生产工人往往是按照缸套内孔呈暗红色时即可脱模的要求执行，当他们看到R处呈现暗红色时，就会停机脱模。而此时．缸套大头实际上并未完全凝固达到足以脱模的程度。即大端存在脱模过早的倾向，停机出型过早．由于失去离心力，未凝固铁液中的渣气失去内浮动力进一步助长渣缩孔的形成。3．从减重毛坯结构分析：毛坯大头外径169．5mm，支撑肩高度20mm。支撑肩往下，由于成品尺寸减小．为减少加工余量。毛坯尺寸做相应减小．毛坯外径从169．5mm通过45mm长的一个斜度减为160．5mm。从160．5mm处

7、再通过长178mm的斜度将外径减为159．5mm。余下46mm因为小端成品尺寸进一步减小。故毛坯外径通过这46mm长的斜度减为157ram。从整个缸套毛坯结构分析，可以看出，从大头往下R处外径在45mm范围内减小了9mm。单边减小4．5mm。R处斜度为：60。由于这个斜度的影响，造成上涂料时R位置涂料往往偏薄，涂料会向大端流动，造成大头涂料偏厚。由此，则导致了R处冷却速度明显快于大头位置。3．从冷却水管看：原有非减重水管考虑了缸套大小端不能激冷，同时，由于原有模具结构为24ram高门头圈。故缸套小端实际上不能被水管激冷，故水管比缸套毛坯短20ram左右。新改进

8、的模具门头圈高度为56mm。缸套小头从