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康明斯缸體鑄件氣孔 澆注溫度影響別低估

  氣孔是缸體鑄件最易產生的缺陷之一,我廠生產的6BT康明斯6102柴油機缸體鑄件,外形尺寸757.5mm×356mm×419mm,鑄件重150㎏,材質HT250,不鑲缸套,其水泵殼體、機油冷卻器殼體、機油泵殼體與缸體同鑄一件(見附圖)。該鑄件結構極為復雜,主要壁厚5.0mm,雖經多次攻關,氣孔廢品率仍然較高,最高時達11.1%,后雖經改進,氣孔廢品率仍達9.6%,需要進一步分析缸體氣孔廢品產生的原因,采取有效的措施降低其氣孔廢品,提高缸體鑄件質量。

  1. 生產條件

  底注式澆注系統,澆注時間21~22s,缸體頂面、前端設置排氣壓邊冒口,高壓自動線潮模砂生產條件;型砂透氣性大于120,水分3.1%~3.6%,鑄型硬度55~70;水套芯砂為耐高溫低發氣量覆膜砂,其發氣量≤18mL,涂鋯英粉醇基涂料,缸體圓棒所用的芯砂采用低氮呋喃樹脂砂,其發氣量≤16mL,圓棒芯涂水基石墨涂料,水套芯、圓棒芯均經一次烘干爐,再經二次懸鏈烘干爐烘干后使用。

  2.氣孔產生的主要部位及原因分析

  經對缸體廢品統計,發現缸體氣孔出現的主要部位是缸筒、機油冷卻器、水套上箱面及水泵上箱處。

  經對一個班次的缸體生產過程進行了質量跟蹤,共出現35件氣孔廢品,與其澆注溫度的關系如表1所示。

  由表1可以看出,在出現的缸體氣孔廢品中,澆注溫度小于1430℃的缸體,氣孔廢品占了總數的74.3%,這說明:澆注溫度偏低是缸體氣孔廢品高的主要原因,這也說明原缸體工藝澆注溫度1400~1440℃偏低,不利于缸體氣孔廢品降低,因此,應適當提高缸體澆注溫度,即將缸體澆注溫度(每包鐵液澆注第一箱缸體測溫度)確定在1430~1460℃,可有效降低缸體氣孔廢品。

  3. 生產驗證

  根據上述缸體氣孔產生的主要部位及原因分析,我們將缸體工藝澆注溫度確定為1430~1460℃,并進行了大批量生產,生產的缸體氣孔廢品如表2所示。

  由表2可以看出,澆注溫度由1400~1440℃提高到1430~1460℃,缸體氣孔廢品下降了4.4個百分點,氣孔廢品下降幅度46%,缸體氣孔廢品顯著下降。

  4. 澆注溫度對缸體氣孔廢品影響的機理

  澆注過程中,流動的鐵液表面張力小,在砂芯排氣困難的條件下,砂芯所發出的氣體浸入流動的鐵液中,底注式澆注系統使得缸體上箱面部位鐵液溫度低,鐵液表面張力增大,浸入鐵液的氣泡不易逸出而產生氣孔。提高澆注溫度后,使得缸體上箱面部位鐵液溫度升高,鐵液表面張力小,浸入鐵液中的氣泡容易逸出而不易產生氣孔。另外,即使在砂芯與砂芯、砂芯與砂型之間封火不良,產生鉆鐵液的情況下,由于缸體上箱面部位鐵液溫度高(即冒口和通氣針孔鐵液溫度高),上箱面冒口和通氣針孔鐵液流動性提高,從而能夠及時地向鑄件本體補充鐵液,有效地防止因鉆鐵液產生氣孔和縮孔。

  5. 經濟效益

  缸體澆注溫度由1400~1440℃提高到1430~1460℃,缸體氣孔廢品率下降了4.4個百分點,按我們統計的3個月生產缸體8051件計算,實際減少廢品損失57萬元,按年生產缸體3.5萬件計算,年可減少廢品損失246萬元。

  6. 結語

  在底注式澆注系統、缸體頂面、前端設置排氣冒口,以及高壓自動線潮模砂生產條件下,1430~1460℃的澆注溫度比1400~1440℃的澆注溫度可顯著降低缸體氣孔廢品。

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