莫桑比克側(cè)架工藝研究與實(shí)踐

于江，王紀(jì)濤，張文敏（齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司，黑龍江齊齊哈爾161002）

莫桑比克側(cè)架工藝研究與實(shí)踐

于江，王紀(jì)濤，張文敏（齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司，黑龍江齊齊哈爾161002）

莫桑比克側(cè)架是出口莫桑比克貨車的主要零部件。試制過(guò)程中廢品率高達(dá)17.43%，是當(dāng)時(shí)廢品率最高的產(chǎn)品。針對(duì)廢品率高的問(wèn)題通過(guò)增加排氣通道、控制澆注時(shí)間、加強(qiáng)員工培訓(xùn)和改善管理等方法來(lái)降低廢品率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，最終使廢品率降到7.41%.

側(cè)架，廢品率，排氣通道，澆注時(shí)間

莫桑比克側(cè)架是出口莫桑比克貨車的主要零部件，2010年進(jìn)行新產(chǎn)品試制，其材質(zhì)在生產(chǎn)初期為B級(jí)鋼后改為B+級(jí)鋼，重量0.339 t.鑄鋼分廠從2010年11月份首次生產(chǎn)436件，廢品76件，廢品率高達(dá)17.43%，是當(dāng)時(shí)廢品率最高的產(chǎn)品。為降低廢品率減少內(nèi)部質(zhì)量成本，確保生產(chǎn)中高產(chǎn)低耗、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，鑄鋼分廠工藝組于2011年初開始對(duì)莫桑比克側(cè)架工藝進(jìn)行研究與攻關(guān)改進(jìn)。

1　現(xiàn)狀調(diào)查

莫桑比克側(cè)架為金屬型工裝，一箱兩件，最大輪廓尺寸為2 058.4 mm×620 mm×410 mm，屬于典型的箱體類零件。采用包孔φ60 mm的10 t底注式鋼水包澆注，直澆口由內(nèi)徑為φ60 mm的耐火磚管引入，直澆口管上坐漏斗形澆口杯，用以引入從澆口箱流出的鋼水，從鋼水包流出的鋼水由過(guò)橋水口箱引入［1］，澆口距為1 930 mm±15 mm，澆注溫度不低于1 580℃.內(nèi)腔主要結(jié)構(gòu)由整體芯制出，采用公司發(fā)明的盒內(nèi)擠壓鎖芯成型整體芯工藝［2］。2010年11月統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)莫桑比克側(cè)架436件，廢76件，廢品率17.43%.由表1可知，縮孔、掉砂、裂紋缺陷占廢品總數(shù)的75%，居廢品的前三位。因此降低縮孔、掉砂、裂紋缺陷廢品率是此次研究的主要方向。

表1　廢品統(tǒng)計(jì)表

2　原因分析

2.1排氣道少

鑄型在液體金屬的熱作用下，會(huì)產(chǎn)生大量氣體，其氣體來(lái)源有：①型腔和型砂孔隙中原有的空氣受熱膨脹，通常在鑄鐵溫度下體積也要增加四、五倍；②鑄型尤其是濕型存在較多的水份（包括自由水、吸附水和晶格水等），在金屬液的熱作用下水份汽化和遷移，水由液態(tài)轉(zhuǎn)變成1 360℃的過(guò)熱蒸汽時(shí)體積膨脹達(dá)7 000多倍；③黏結(jié)劑、附加物和雜質(zhì)中有機(jī)物質(zhì)受熱分解燃燒，產(chǎn)生大量氣體；④無(wú)機(jī)物受熱分解也會(huì)釋放許多氣體。如果鑄型內(nèi)大量氣體不能及時(shí)排除就會(huì)產(chǎn)生嗆火、氣孔等缺陷［3］。經(jīng)觀察莫桑比克側(cè)架在澆注末期大部分都有排氣受阻現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)冒口放炮、噴濺現(xiàn)象，并且通過(guò)超聲波探傷檢測(cè)鑄件斜弦和滑槽處嗆火較多，是典型的排氣不暢問(wèn)題。經(jīng)過(guò)工藝分析和工裝對(duì)比發(fā)現(xiàn)此側(cè)架排氣道數(shù)量較少，不能滿足短時(shí)間內(nèi)排出大量氣體的要求。故排氣道數(shù)量不足是導(dǎo)致嗆火、氣孔的主要原因之一。

2.2澆注速度快

鑄鋼搖枕側(cè)架的澆注系統(tǒng)屬于開放式澆注系統(tǒng)，對(duì)于薄壁箱體鑄件，澆注速度對(duì)其成形是否良好、排氣是否順暢起著決定性的作用。對(duì)于兩端澆注系統(tǒng)來(lái)說(shuō)由于鋼液從鑄件的兩端同時(shí)注入，其內(nèi)澆道的橫截面積大，鋼水充型平穩(wěn)。故此澆注速度對(duì)鑄件質(zhì)量影響主要體現(xiàn)在表面鋼水流痕及排氣兩方面。不論是采用模擬軟件進(jìn)行澆注模擬還是生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，總體都傾向于開始澆注時(shí)的鋼水流不應(yīng)該太小，采用此操作的主要目的是避免由于鋼水在鑄型底部瞬間平鋪面積加大而造成前期鋼水冷卻太快，同后續(xù)的鋼水產(chǎn)生不融合，最終形成冷隔缺陷，澆注前期必須采用大流量、高流速進(jìn)行充型，而中期及后期需要進(jìn)行穩(wěn)流澆注，并降低澆注速度以保證型腔及鋼液中氣體的排出［4］。對(duì)于轉(zhuǎn)向架鑄鋼三大件而言大多數(shù)側(cè)架單件重在400 kg以上，一般澆注時(shí)間在40 s～50 s之間，而莫桑比克側(cè)架單件重只有339 kg，但實(shí)測(cè)澆注時(shí)間在30 s～40 s之間，明顯小于其它側(cè)架的澆注時(shí)間，并且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜壁厚較薄不利于充型。所以導(dǎo)致澆注過(guò)程收縮期短、氣體排出困難、補(bǔ)縮難度增大，縮孔廢品增加。

2.3澆注工技能差異較大

2010年11月的生產(chǎn)情況證實(shí)，6名澆注工的廢品率最高的達(dá)14%，最低的為2%，相差7倍，這說(shuō)明莫桑比克側(cè)架作為新產(chǎn)品、小批量、間歇式生產(chǎn)，悟性較差的澆注工很難在短期內(nèi)掌握澆注技法，也說(shuō)明在相同的工藝情況下澆注手法的重要性。

2.4獎(jiǎng)罰制度不合理

近年來(lái)隨著企業(yè)的發(fā)展職工的收入不斷增加，操作者獎(jiǎng)罰金額大都在100元左右，管理干部的獎(jiǎng)罰金額僅為300元左右，這種微量的獎(jiǎng)罰對(duì)于幾千元月收入的職工來(lái)說(shuō)激勵(lì)性是很差的，因此必須改進(jìn)。

3　制定工藝改進(jìn)方案

1）在上箱小導(dǎo)框處增加3條排氣道，由外彎鉤、導(dǎo)框頂面、小三角三處設(shè)置排氣道連接上箱砂型的圓柱掏空。在大導(dǎo)框上部靠近大梁的位置增加2條排氣道，增加大梁處的排氣。如圖1、2所示。

圖1　導(dǎo)框處改進(jìn)

圖2　大梁處改進(jìn)

2）在上箱小導(dǎo)框處增加1個(gè)明冒口，如圖3所示，對(duì)減少A部和斜弦縮孔起到了明顯作用?？s小橫澆道尺寸，如圖4所示，將澆注系統(tǒng)橫澆道由50mm×25mm調(diào)整到36 mm×17 mm，內(nèi)澆口的形狀也做了相應(yīng)調(diào)整。檢查實(shí)測(cè)澆注速度由原來(lái)的30s～40s秒增加到37s～48s，實(shí)現(xiàn)了延長(zhǎng)5s～8s的預(yù)期目標(biāo)。

3）對(duì)操作者進(jìn)行培訓(xùn)。針對(duì)澆注工廢品率差距大的問(wèn)題，采取推薦廢品率最低的澆注工為其他澆注工講述澆注初期、中期、后期鋼水流量的控制；澆完后頂流的時(shí)間間隔、次數(shù)和澆注溫度控制。由冶煉工藝員，工藝組長(zhǎng)參加澆注工傳授經(jīng)驗(yàn)活動(dòng)，并從理論上闡述澆注的不同時(shí)期及頂流時(shí)鋼水流量的大小，澆注時(shí)間、頂流次數(shù)、水口箱使用次數(shù)、澆注前對(duì)水口碗的檢查、冒口撬的過(guò)早等對(duì)鑄件質(zhì)量的影響。

4　加強(qiáng)管理，制定相關(guān)管理制度

4.1調(diào)整獎(jiǎng)金額度

根據(jù)各工序產(chǎn)量、廢品變化情況，增加各工序獎(jiǎng)金系數(shù)和管理人員的獎(jiǎng)金額度。

圖3　冒口改進(jìn)

圖4　橫澆道改進(jìn)

1）二段下芯合箱工序三個(gè)小組獎(jiǎng)金同2010年相比獎(jiǎng)金上調(diào)了1.2～1.5倍；

2）澆注工序6名澆注工獎(jiǎng)金同2010年相比獎(jiǎng)金上調(diào)了1.2倍；

3）各工序管理人員的質(zhì)量獎(jiǎng)金本著正激勵(lì)原則由獎(jiǎng)罰300元改為獎(jiǎng)罰1 600元～1 200元。按14個(gè)檔次進(jìn)行獎(jiǎng)罰、并根據(jù)產(chǎn)品管理難度等情況有所調(diào)整，制定了“職能人員獎(jiǎng)罰表”，可在表中查找質(zhì)量獎(jiǎng)罰額度。一級(jí)上限為最高獎(jiǎng)勵(lì)金額為1 600元，十四級(jí)為最高扣罰金額為1 200元。

4.2導(dǎo)入缺陷考核機(jī)制

原鑄鋼分廠的“商品化生產(chǎn)，零缺陷交車質(zhì)量工作考評(píng)辦法”主要是針對(duì)工序操作者責(zé)任導(dǎo)致的鑄件缺陷或漏檢進(jìn)行考核，同時(shí)對(duì)技術(shù)、質(zhì)管、檢查三方面的管理人員工作表現(xiàn)進(jìn)行獎(jiǎng)罰的考評(píng)辦法。在1月～2月份先后制定了“關(guān)于實(shí)施商品化生產(chǎn)第2、3、4步方案”，對(duì)可修復(fù)缺陷加大考核力度的同時(shí)，連掛相關(guān)工段的段長(zhǎng)、書記、副段長(zhǎng)。同時(shí)取消了對(duì)技術(shù)、質(zhì)管、檢查三方面的管理人員在“商品化生產(chǎn)，零缺陷交車”工作表現(xiàn)進(jìn)行的獎(jiǎng)罰。其獎(jiǎng)勵(lì)方式全部體現(xiàn)在對(duì)廢品率完成指標(biāo)的考評(píng)中。新的“鑄鋼分廠商品化生產(chǎn)，零缺陷交車質(zhì)量工作考評(píng)辦法”，對(duì)下芯合箱工序鑄件表面質(zhì)量的提高，廢品率的降低起到了至關(guān)重要的作用。2 011年12月末統(tǒng)計(jì)表明不但莫桑比克側(cè)架廢品率已經(jīng)降到7.5%以下，1月～12月份全部鑄鋼件綜合廢品率已由2 010年的3.15%下降到2.53%，創(chuàng)造了歷史最好水平。

5　結(jié)果分析

2010年統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)436件，廢76件，廢品率17.43%，2011年統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)2453件，廢182件，廢品率7.41%，各類廢品均有不同程度的下降。莫桑比克側(cè)架廢品率由17.43%下降到7.41%（如表2、圖5）.莫桑比克側(cè)架重量0.339 t/件，成本10 979.93元/t，廢鋼3 110元/t，廢品下降所獲得的效益為：2 453件× 0.339 t/件×（10 979.93元/t-3 110元/t）×（17.43% -7.41%）=655 746.28元。廢品率的降低，不但降低了鑄鋼件成本，還大大提高了鑄件的內(nèi)在和表面質(zhì)量，增加了鐵路行車的安全性，為增強(qiáng)國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力起到積極作用。

表2　改進(jìn)后廢品統(tǒng)計(jì)表

圖5　廢品率改進(jìn)前后對(duì)比圖

6　結(jié)論

1）通過(guò)加大排氣通道面積和調(diào)整澆注時(shí)間的方法可以有效改善排氣不暢的問(wèn)題，降低莫桑比克側(cè)架嗆火缺陷的概率，同時(shí)對(duì)其它品種側(cè)架工藝完善也有一定的借鑒作用；

2）對(duì)員工的有效培訓(xùn)可以減少因操作技術(shù)不良導(dǎo)致的質(zhì)量問(wèn)題；

3）合理的管理制度能激勵(lì)員工，使員工主動(dòng)努力提高產(chǎn)品質(zhì)量。

［1］林棟，孫寶金，劉敬豪.寬軌轉(zhuǎn)向架搖枕鑄造工藝研究及實(shí)踐［J］.鑄造設(shè)備與工藝，2014（4）：10-12.

［2］王文清，李魁盛.鑄造工藝學(xué)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

［3］高明才.澆注系統(tǒng)對(duì)貨車側(cè)架質(zhì)量的影響［J］.鑄造設(shè)備與工藝，2014（3）：14-16.

［4］王紀(jì)濤，馬偉東，孫寶金.貨車轉(zhuǎn)向架搖籃枕側(cè)架裂紋機(jī)理分析［J］.鑄造設(shè)備與工藝，2015（2）：46-50.

［5］孫寶君，王金朋.盆內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝研究及工裝設(shè)計(jì)［J］.鑄造設(shè)備與工藝，2012（4）：22-25.

Technology Research and Practice of Mozambique Side Frame

YU Jiang，WANG Ji-tao ZHANG Wen-min
（Qiqihar Railway Rolling Stock CO.，LTD.，Qiqihar Heilongjiang 161002，China）

Side frame is the key component of the wagon for Mozambique.The trial production of new products was made in 2010，and the rejection ratio was up to 17.43%.The rejection ratio is the highest in all products.In order to reduce the rejection ratio and improve the quality of the product，we add the exhaust ducts，control the pouring time，enhance the training of the stuffs and improve the management.At last，the rejection ratio of the Mozambique side frame is reduced to 7.41%.Also，we got the goal of improving product quality and reducing the reject ratio.

side frame，reject ratio，exhaust duct，pouring time

TG247

A

1674-6694（2016）04-0019-03

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.04.007

2016-05-23

于江（1985-），男，工程師。長(zhǎng)期從事鐵路貨車鑄鋼配件的鑄造工藝設(shè)計(jì)與管理。