解決HT350氣缸蓋試壓漏水問題

李兆軍，王鵬，楊承雁，賈志明，桑偉，韓小偉，曹澍

解決HT350氣缸蓋試壓漏水問題

李兆軍，王鵬，楊承雁，賈志明，桑偉，韓小偉，曹澍

1. 概述

氣缸蓋是柴油機的關(guān)鍵部件之一，它集潤滑、冷卻、進排氣為一體，因而對鑄件質(zhì)量要求非常嚴(yán)格。在產(chǎn)品投入生產(chǎn)后，由于氣缸蓋試壓漏水造成的廢品率非常高，達到70%左右，成為影響氣缸蓋質(zhì)量的難題，為盡快解決氣缸蓋試壓漏水的問題，從生產(chǎn)工藝的各個方面認(rèn)真細(xì)致的分析，進行了一系列的試驗，最終取得了良好的效果，降低了廢品率，本文將從鑄造工藝和材料應(yīng)用上進行分析和解決。

出現(xiàn)缺陷的位置非常有規(guī)律，那就是大部分漏水的部位都在氣缸蓋的斜油孔處和導(dǎo)管孔處，這些地方都是鑄件的熱節(jié)處，很容易出現(xiàn)縮松缺陷。通過對氣缸蓋漏水部位的解剖分析，用肉眼無法發(fā)現(xiàn)缺陷的存在，通過著色無損檢測發(fā)現(xiàn)了缺陷的位置和大小，但已經(jīng)浪費了大量人力、物力，因此縮松缺陷對產(chǎn)品質(zhì)量構(gòu)成了很大影響。

氣缸蓋的縮松缺陷屬于微觀縮松，是因此處冷卻速度慢，造成組織得不到鐵液補充而產(chǎn)生縮松缺陷，現(xiàn)對原工藝進行分析。

在鑄造工藝上，采用呋喃樹脂自硬砂造型，型砂強度為1.0MPa，采用2t/h感應(yīng)電爐熔煉，wC＝2.9%～3.2%，wS i＝1 . 7 %～2 . 0 %，wM n＝0.75%～1.0%，wP＜0.05%，wS＜0.08%，澆注溫度1380～1390℃。斜油孔處刷了激冷涂料和放置了0.3mm厚的錫鐵皮，在其上方有直徑200mm、高460mm的冒口，導(dǎo)管孔處刷了激冷涂料并有高150mm的錫鐵皮包著。從內(nèi)澆道布置上看，靠近熱節(jié)處澆道薄，可以說工藝上已經(jīng)考慮了消除熱節(jié)縮松缺陷問題。

2. 縮松缺陷產(chǎn)生原因分析

（1）鐵液的澆注溫度過高鐵液的澆注溫度高，會造成鑄件在凝固收縮期產(chǎn)生縮松缺陷，尤其是厚大件，氣缸蓋重達550kg，熱節(jié)處直徑達70mm，極易產(chǎn)生縮松缺陷。

（2）激冷涂料厚度不夠激冷涂料應(yīng)該隨熱節(jié)的大小增加其涂層厚度，操作者一般刷涂厚度為0.3mm，偏薄。

（3）冒口補縮效果不理想 雖用保溫冒口，但很有可能造成對熱節(jié)的補縮不夠。

（4）錫鐵皮的高度不夠從漏水的位置上看，漏水位置是在從氣缸蓋上平面下35mm處，正是在錫鐵皮上方。

3. 解決措施

（1）刷厚含碲激冷涂料碲是一種強力加大金屬液過冷度的元素。碲涂料的使用可以使該部位的鐵液快速凝固，使此處的組織致密，防止試壓時漏水，且隨著厚度的增加而加強，涂料刷涂厚度可達1mm，從而最大限度地增大激冷效果。

（2）冷鐵激冷在中間孔對著斜油孔處加冷鐵，厚度為15mm。使用冷鐵，可以改變溫度場的分布。隨著冷鐵的激冷，鑄件的凝固過程加快，在鑄件進入石墨化膨脹的過程中，可以提高自補縮效果，在熱節(jié)處增加冷鐵，可以消除由于熱節(jié)處的鐵液過熱而產(chǎn)生的縮松、縮孔缺陷。在鑄件熱節(jié)的上方增加冒口，下面設(shè)置冷鐵，形成上熱下冷的溫度場分布，有利于順序凝固過程中的補縮。

（3）采用保溫冒口增加冒口的尺寸，變?yōu)橹睆綖?40mm、高500m m的保溫冒口（見附圖），并加上適量的發(fā)熱劑。按照均衡凝固的原則，冒口不必晚于鑄件凝固，冒口在鑄件凝固點來臨時，及時關(guān)閉補縮通道，

通過鑄件的石墨化膨脹實現(xiàn)自補縮。在改進的過程中，經(jīng)過總結(jié)以前的生產(chǎn)經(jīng)驗，冒口根部設(shè)計成直徑為100mm，這樣可以減少冒口對鑄件的熱影響，在鑄件熱收縮時及時提供補縮鐵液，在鑄件凝固石墨化膨脹時，冒口的補縮通道已經(jīng)堵死，增強了鑄件的自補縮能力，提高鑄件的品質(zhì)。并且，這種工藝實現(xiàn)了連接壁-熱節(jié)-冒口的順序凝固，完全可以消除熱節(jié)縮松。

（4）控制含磷量從化學(xué)成分化驗數(shù)據(jù)可以看出，有一些缸蓋的wP＞0.05%，且這些缸蓋大部分都漏水。從有關(guān)資料可知，極低的含磷量對氣缸體和氣缸蓋的致密性來說是關(guān)鍵的，在采用優(yōu)質(zhì)生鐵的同時，嚴(yán)格控制回爐料和廢鋼質(zhì)量。

（5）加強孕育處理控制孕育過度也會造成鑄件滲漏。孕育能提高鐵液凝固時石墨形核的程度，即會增加共晶團的數(shù)目。共晶團數(shù)目的增多會導(dǎo)致凝固過程中在鑄型上的共晶膨脹力的增大，其結(jié)果是導(dǎo)致不致密鑄件的出現(xiàn)。不致密的形式為內(nèi)部縮松和外部縮陷兩種。內(nèi)部縮松使鑄件在試壓時表現(xiàn)為滲漏。因此，在稱量時力求準(zhǔn)確，并保證在鐵液量的2/3時加入。

（6）加高砂箱考慮到鑄鐵件自身的膨脹對產(chǎn)生縮松缺陷有著重要的影響，我們把氣缸蓋的上箱加高至640mm，大大提高了砂箱的剛度，阻擋了鑄件在凝固過程時的膨脹。

4. 結(jié)語

通過一段時間對氣缸蓋試壓跟蹤，改進后的氣缸蓋共打壓30件，漏一件，漏水率由原來的70%降到現(xiàn)在的3.3%，已經(jīng)達到預(yù)期的目標(biāo)，從中也獲得了寶貴的經(jīng)驗。作者簡介： 李兆軍、王鵬、楊承雁、賈志明、桑偉、韓小偉、曹澍，淄博柴油機總公司。

氣缸蓋冒口應(yīng)用

20150128