大型扁平齒輪室嗆孔缺陷解決措施探討

邢 偉 ，秦 鵬，齊 建 ，王煥寧，胡宗乾 ，譚傳寶

（1.濰柴重機股份有限公司，山東濰坊 261108；2.濰柴動力股份有限公司，山東濰坊 261108）

齒輪室作為發動機的重要零件之一，主要用于發動機齒輪安裝固定。當前，我公司一款高端發電機組配備的齒輪室鑄件，材質HT300，重量550kg，尺寸 1570mm×1403mm×220mm，主要壁厚10mm，其上集成水腔和油腔，提升齒輪室功用，實現多零件一體化。

圖1 齒輪室鑄件圖

1 鑄造工藝介紹

該齒輪室為大尺寸扁平結構，結合現場生產情況，設計鑄造工藝如下：

（1）冷芯盒制芯：對主體芯、水腔芯、油腔芯、彎管芯設計為冷芯，射芯機制芯，提高砂芯尺寸精度及生產效率。

（2）自硬砂造型：混砂機震實造型，提高砂型的緊實度，使用通用砂箱，提高現場生產組織效率，節省砂箱投入費用。

（3）刷涂：砂芯和砂型刷涂鋯英粉涂料，提高表面及內腔質量。

（4）下芯研箱：對尺寸較大的主體芯使用下芯定位吊具下芯，減輕操作強度，提高研箱精度。

（5）澆注：水平澆注，澆注溫度 1380～1400℃。

（6）清理：澆注36h后打箱，進行時效處理消除應力。

圖2 齒輪室砂芯及澆注系統布置示意圖

2 主要缺陷及原因分析

該齒輪室鑄件在遠離直澆道、橫澆道末端的水腔的上平面出現了嗆孔缺陷，位置比較集中，如圖3所示。

圖3 齒輪室嗆孔缺陷示意圖

圖5 溢流冒口增加示意圖

通過對齒輪室結構、澆注系統進行分析，嗆孔缺陷產生原因如下。

該齒輪室扁平結構，尺寸較大，鑄件結構以及型腔結構復雜，鐵液在鑄型中充填時流動阻力大，熱損失大，特別是嗆孔缺陷集中在澆注系統末端的頂部平面，鐵液充填到此處時，溫度較低，凝固加快，砂芯和砂型在澆注過程中產生的大量氣體，由于缺乏足夠的排氣通道，來不及逸出就在此處聚集[1]。

3 采取措施及改進效果

3.1 優化澆注系統

針對嗆孔缺陷產生的位置，改進澆注系統，延長橫澆道，增加內澆道，使鐵液均勻地充型。

圖4 齒輪室橫澆道改進示意圖

3.2 傾斜澆注

將直澆道對側墊高，傾斜約4度，同時將靠近直澆道底處的出氣溢流冒口改為暗冒口，讓鐵液平穩順序上升，使砂芯和砂型產生的氣體得以往高處釋放。

3.3 提高充型壓頭

原工藝使用的澆口箱較小，現改進為大澆口箱和拔塞澆注，壓頭提高100mm，當鐵液充滿澆口箱的三分之二時，拔掉塞子，使鐵液平穩連續沖入型腔。

3.4 增加溢流冒口

在出現嗆孔的水腔位置設置扁形溢流冒口，讓此處聚集的氣體可以由扁形冒口逸出，同時增加此處鐵液的流動能力，防止澆注過程中砂芯和砂型產生的氣體無排出通道，此外扁形冒口方便清理打磨，不影響外觀質量。

通過以上措施的實施，齒輪室嗆孔缺陷完全消除，提高了鑄件質量。

4 結論

（1）合理的澆注系統，可以使鐵液平穩充型，特別對尺寸較大、壁厚均勻的鑄件，應采用較多的內澆道分散均勻地充型。

（2）大平面鑄件設計傾斜澆注，有利于排出澆注過程中砂型和砂芯產生的氣體。

（3）液態金屬在流動方向上所受的壓力越大，充型能力就越好[2]。適當的提高壓頭，使鐵液在型腔內流動更順暢。

（4）溢流冒口可以增加鐵水的流動能力，同時起到排氣的作用。