L21前端箱體典型缺陷及解決措施

劉繼波，李永剛，楊恒遠(yuǎn)，畢海香，于建忠，王佳

（濰柴重機(jī)股份有限公司，山東濰坊261108）

L21前端箱體典型缺陷及解決措施

劉繼波，李永剛，楊恒遠(yuǎn)，畢海香，于建忠，王佳

（濰柴重機(jī)股份有限公司，山東濰坊261108）

L21前端箱體是柴油機(jī)的關(guān)鍵零部件，屬于公司從國(guó)外引進(jìn)的戰(zhàn)略產(chǎn)品。其內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量要求高，需要進(jìn)行水壓試驗(yàn)。本文主要針對(duì)試生產(chǎn)驗(yàn)證階段出現(xiàn)的典型缺陷提出解決措施，并顯著提升了鑄件質(zhì)量。

前端箱體；典型缺陷；解決措施

L21系列產(chǎn)品是公司引進(jìn)的重要戰(zhàn)略產(chǎn)品，而L21前端箱體是其中最復(fù)雜的鑄件，屬于復(fù)雜類箱體鑄件，內(nèi)腔結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，包含多個(gè)水腔和油道，且鑄件需要進(jìn)行無(wú)損探傷檢測(cè)和壓力試驗(yàn)，質(zhì)量要求高，鑄造難度大。

1鑄件結(jié)構(gòu)

前端箱體材質(zhì)為HT300，采用木制工裝、堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂工藝生產(chǎn)，制芯、造型、研箱下芯等工序完全依靠手工完成。原工藝采用底注式澆注系統(tǒng)，水平澆注，一箱一件。毛坯重量約2 t，輪廓尺寸為1 806 mm×1 057 mm×990 mm，由上中下三層近40個(gè)砂芯形成相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔主要壁厚10 mm，箱體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2存在的問(wèn)題及解決措施

L21前端箱體由于自身結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)等方面的原因，在試生產(chǎn)驗(yàn)證階段出現(xiàn)了冷隔、氣孔、漂芯等典型鑄造缺陷（見(jiàn)圖2），對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成不良影

響，甚至延誤L21系列產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，因此急需

對(duì)上述缺陷進(jìn)行專項(xiàng)攻關(guān)以提高鑄件的質(zhì)量。

2.1冷隔產(chǎn)生的原因及解決措施

圖1前端箱體

圖2典型缺陷

在鑄件中金屬流匯合處，如果金屬熔液熔合不完善或金屬熔液不連續(xù)，那么在鑄件中將產(chǎn)生穿透或未穿透的縫隙，這就是冷隔缺陷。產(chǎn)生冷隔的原因主要是金屬熔液溫度低、鑄型表面或冷鐵激冷過(guò)渡、充型速度不正確、澆注系統(tǒng)不合理等。冷隔缺陷主要出現(xiàn)在鑄件遠(yuǎn)離澆口的寬大表面處和薄壁處。

L21前端箱體采用底注式澆注系統(tǒng)，共有6處內(nèi)澆道，出現(xiàn)冷隔的部位在鑄型上部的薄壁處，距離內(nèi)澆口較遠(yuǎn)。

通過(guò)分析認(rèn)為其形成原因是：

1）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不夠合理，內(nèi)澆道設(shè)置不當(dāng)。鑄件高度方向尺寸為990 mm.當(dāng)鐵液通過(guò)底部?jī)?nèi)澆口進(jìn)入鑄件型腔的時(shí)候，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鐵液上升速度較慢，當(dāng)?shù)竭_(dá)缺陷部位時(shí)，鐵液溫度不足以保證匯合時(shí)熔合完全；

2）澆注溫度為1 375℃～1 385℃，設(shè)計(jì)澆注溫度偏低。

針對(duì)上述兩點(diǎn)，對(duì)工藝做出如下改進(jìn)：

1）改進(jìn)澆注系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)由原先的底注改為底注加中注，在出現(xiàn)缺陷的鑄件薄壁附近適當(dāng)位置增加兩道內(nèi)澆口，見(jiàn)圖3，加快鐵液進(jìn)入型腔的速度，同時(shí)提高鐵液到達(dá)缺陷部位時(shí)的溫度。

2）提高鑄件澆注溫度，由原來(lái)的1375℃～1385℃提高至1 385℃～1 395℃.

通過(guò)生產(chǎn)驗(yàn)證，采取上述措施后，鑄件未再出現(xiàn)冷隔缺陷。

2.2氣孔形成的原因及解決措施

氣孔，也稱氣眼，是鑄件生產(chǎn)中最常見(jiàn)的缺陷之一，產(chǎn)生于鑄件內(nèi)部、表面或近表面，呈大小不等的圓形、長(zhǎng)形及不規(guī)則形，有單個(gè)的，也有聚集成片的，孔壁光滑，顏色為白色，有時(shí)覆一層氧化皮。

圖3澆注系統(tǒng)改進(jìn)

針對(duì)L21前端箱體氣孔缺陷和鑄件出現(xiàn)氣孔的位置，認(rèn)為產(chǎn)生氣孔的原因有以下幾點(diǎn)：

1）砂芯數(shù)量多，全部采用自硬砂制芯，發(fā)氣量大，且有些砂芯排氣困難，出氣孔少，同時(shí)設(shè)計(jì)的排氣系統(tǒng)偏??；

2）操作不良，出氣孔封不嚴(yán)；

3）澆注溫度偏低，溢流量偏少。

一般來(lái)說(shuō)，解決氣孔缺陷有兩種方法：一是減少砂型、砂芯的發(fā)氣量；二是加強(qiáng)排氣，增大排氣面積。

L21前端箱體砂芯結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用手工制芯，使用同一臺(tái)混砂機(jī)進(jìn)行混砂，通過(guò)降低樹(shù)脂加入量來(lái)減少砂型、砂芯發(fā)氣量的方法會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成很大的影響，因此采取的措施主要從增大排氣面積方面來(lái)考慮，具體措施如圖4所示。

1）對(duì)工裝進(jìn)行改進(jìn)，增大砂型的出氣面積；

2）制芯時(shí)，在砂芯的芯骨纏繞通氣繩，同時(shí)研箱時(shí)對(duì)砂芯手工鉆出氣孔，增強(qiáng)砂芯的排氣；

圖4采取措施

3）研箱時(shí)注意操作，出氣孔保證封嚴(yán)；

4）采用熱風(fēng)烘干器對(duì)砂型進(jìn)行烘干，減少發(fā)氣量；

5）適當(dāng)提高澆注溫度，增大溢流量。

措施采取后，氣孔缺陷得到顯著改善。

2.3漂芯出現(xiàn)的原因及解決措施

漂芯缺陷出現(xiàn)的位置主要集中在19#砂芯，砂芯主要尺寸為874 mm×638 mm×344 mm，砂芯形狀見(jiàn)圖5，發(fā)生漂芯的部位集中在圖中圓圈標(biāo)識(shí)處。

圖519#砂芯漂芯出現(xiàn)部位

19#砂芯圓圈標(biāo)識(shí)處砂芯厚度小并且尺寸有明顯變化，雖然有使用芯骨，但是由于沒(méi)有設(shè)計(jì)工藝孔，芯骨不能使用整體芯骨（無(wú)法取出），因此只能使用分體芯骨，而且為保證芯骨能夠取出，接頭位

Typical Defects and Solution of L21 Front Box Body

LIU Ji-bo，LI Yong-gang，YANG Heng-yuan，BI Hai-xiang，YU Jian-zhong，WANG Jia
（Weichai Heavy Machinery CO.，LTD.，Weifang Shandong 261108，China）

L21 front box body，the key part of diesel engine，is the strategic product imported from abroad.It has complex cavity structure and high quality requirement for the water pressure test.Some solutions were adopted aiming at the typical defects in the trial production verification phase and the quality of castings is significantly improved.

front box body，typical defect，solution measure

TG245

A

1674-6694（2017）02-0020-03

2017-02-10

劉繼波（1977-），男，研究生，工程師，主要從事鑄造工藝研究和管理工作。

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2017.02.007