一種軸承箱類(lèi)鑄件鑄造縮松問(wèn)題改進(jìn)方法

解承軍，田學(xué)森

（共享裝備股份有限公司，寧夏銀川 750021）

燃?xì)廨啓C(jī)鑄件一般分四種類(lèi)型，如圖1分別為進(jìn)氣缸（集成軸承箱）、壓氣缸、透平缸和排氣缸，其中進(jìn)氣缸根據(jù)設(shè)計(jì)及使用要求不同分為帶集成軸承箱和不帶集成軸承箱缸。由于進(jìn)氣缸類(lèi)型不同，又衍生出軸承箱類(lèi)鑄件概念。由于功能需求，軸承箱中間部位都需要進(jìn)行加工鉆孔，進(jìn)行滲漏檢測(cè)，保證裝配軸承后整臺(tái)機(jī)組正常運(yùn)行，而軸承箱中間部位又是鑄件厚壁區(qū)域，從鑄造工藝角度分析為內(nèi)部縮松風(fēng)險(xiǎn)最高區(qū)域[1，2]，這對(duì)軸承箱鑄件生產(chǎn)提出極高的要求。

圖1 燃?xì)廨啓C(jī)部件組成

1 軸承箱類(lèi)鑄件縮松問(wèn)題及改進(jìn)

1.1 內(nèi)在縮松問(wèn)題

根據(jù)某鑄造廠2012年顧客信息反饋統(tǒng)計(jì)（表1），2012年客戶共計(jì)反饋質(zhì)量問(wèn)題300個(gè)，軸承箱類(lèi)鑄件問(wèn)題共計(jì)反饋60個(gè)，占總數(shù)20%。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，進(jìn)氣缸質(zhì)量問(wèn)題反饋率為42%，主要為尺寸問(wèn)題。軸承箱類(lèi)鑄件質(zhì)量問(wèn)題高達(dá)20%，且多為傾向性質(zhì)量問(wèn)題，直接影響到與之配套的進(jìn)氣缸鑄件。2012年因縮松問(wèn)題，加工報(bào)廢兩套軸承箱鑄件，鑄件在厚壁處出現(xiàn)縮松，如圖2所示，顧客在加工孔時(shí)發(fā)現(xiàn)孔底縮松，因無(wú)法進(jìn)行UT檢驗(yàn)，煤油滲漏試驗(yàn)出現(xiàn)滲漏問(wèn)題，鑄件最終報(bào)廢處理，直接經(jīng)濟(jì)損失約15萬(wàn)元。

表1 2012年鑄件信息反饋數(shù)/總數(shù)統(tǒng)計(jì)

圖2 軸承箱加工后縮松缺陷

圖3 Magma模擬圖

1.2 鑄造工藝改進(jìn)

1.2.1 Magma模擬

通過(guò)Magma模擬，對(duì)軸承箱類(lèi)鑄件鑄造工藝進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)這種可視化的鑄造工藝驗(yàn)證，可以明確工藝設(shè)計(jì)的不足，有效的推進(jìn)工藝優(yōu)化進(jìn)程。

1.2.2 工藝設(shè)計(jì)增加過(guò)濾網(wǎng)

通過(guò)修改澆注系統(tǒng)，增加過(guò)濾網(wǎng)來(lái)提高鐵水質(zhì)量，減少因鐵水純凈度問(wèn)題產(chǎn)生的內(nèi)部夾渣問(wèn)題，如圖4所示。

1.2.3 增加水口堵

通過(guò)在水口盆內(nèi)增加水口堵的方式，有效地阻止第一股鐵水進(jìn)入型腔，起到了聚渣的作用，保證鐵水不斷流，大大降低了出現(xiàn)夾渣、冷隔類(lèi)缺陷的幾率。

圖4 過(guò)濾網(wǎng)

1.2.4 鉻礦砂芯工藝優(yōu)化

軸承部位為鑄件壁厚最大尺寸區(qū)域，從鑄件結(jié)構(gòu)及鑄造工藝特性方面，厚大部位為鑄造熱節(jié)區(qū)域，出現(xiàn)縮松缺陷的風(fēng)險(xiǎn)高，如圖5所示。

圖5 熱節(jié)模擬

由于軸承箱內(nèi)腔尺寸限制，通過(guò)常規(guī)冷鐵布置來(lái)解決縮松問(wèn)題無(wú)法起到很好的效果，通過(guò)研究結(jié)構(gòu)，鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)在厚壁加工孔位置設(shè)計(jì)一個(gè)鑄造孔，采用鉻礦砂芯鑄造。通過(guò)后序檢驗(yàn)驗(yàn)證，鉻礦砂良好的強(qiáng)度和導(dǎo)熱性能夠解決厚壁部位的縮松問(wèn)題[3]，如圖6、7所示。

1.3 檢驗(yàn)方法改進(jìn)措施

1.3.1 超聲波檢測(cè)工藝優(yōu)化[4]

圖6 一種軸承箱結(jié)構(gòu)圖示

圖7 軸承箱實(shí)物

對(duì)于軸承箱類(lèi)厚壁小型鑄件，由于結(jié)構(gòu)尺寸的限制，軸承箱只能從一個(gè)方向上進(jìn)行超聲波檢測(cè)，如圖1所示。這類(lèi)軸承箱垂直方向厚大，檢測(cè)結(jié)果幾乎無(wú)法準(zhǔn)確判定缺陷位置，這對(duì)缺陷的定位判定加工風(fēng)險(xiǎn)增加了一定的難度，如圖8所示。

通過(guò)改進(jìn)，對(duì)這類(lèi)鑄件不僅從軸承方向做探傷檢測(cè)，還添加從兩個(gè)側(cè)面檢查如圖9所示。通過(guò)側(cè)面及軸承方向兩方面的數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確的定位缺陷位置，檢驗(yàn)?zāi)芫_的評(píng)定加工風(fēng)險(xiǎn)。

1.3.2 增加滲漏檢驗(yàn)

通過(guò)學(xué)習(xí)客戶在加工完成后的檢測(cè)方法，在鑄件毛坯生產(chǎn)過(guò)程中增加煤油滲漏檢驗(yàn)工序，如圖11所示。

2 結(jié)束語(yǔ)

圖8 UT單向檢測(cè)示意圖

圖9 改進(jìn)UT探傷簡(jiǎn)圖

圖10 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)

圖11 軸承箱滲漏試驗(yàn)

通過(guò)鉻礦砂芯與超聲波工藝優(yōu)化可以高效改進(jìn)軸承箱類(lèi)鑄件質(zhì)量，此類(lèi)工藝及檢驗(yàn)方法可適用于大部分厚壁類(lèi)軸承箱燃?xì)廨啓C(jī)鑄件，通過(guò)此項(xiàng)改進(jìn)，軸承箱類(lèi)質(zhì)量問(wèn)題反饋下降到0.1%，加工縮松問(wèn)題報(bào)廢反饋率實(shí)現(xiàn)0目標(biāo)。此應(yīng)用可作為企業(yè)追求持續(xù)發(fā)展、有效經(jīng)營(yíng)、追求零缺陷切實(shí)可行的改進(jìn)參考。