柴油机中冷器座管质量问题成因分析范文

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摘要:介绍了柴油机中冷器座管常见质量问题，结合中冷器座管的结构特点分析了缺陷产生的原因，并从铸造工艺改进方面，阐述了减少此类质量问题，保证产品质量的途径。

关键词:中冷器座管;柴油机;缩松;渣孔

中冷器座管是中车戚墅堰机车有限公司(以下简称“中车戚墅堰公司”)开发的R12V280型柴油机的重要零部件，其质量的好坏将直接影响柴油机的整机性能。中冷器座管作为柴油机系统中进气和进水功能的重要铸件，居高不下的铸造缺陷导致的产品报废，对中车戚墅堰公司的生产和成本都带来了巨大的考验。经过工程技术人员几个月不断的摸索和探讨，终于使中冷器座管产品质量得到了显著的提高，取得了满意的成果。

1中冷器座管结构和技术条件

中冷器座管是中车戚墅堰公司对R12V280型柴油机进行的创新设计，组合了柴油机的进气和进水等功能，属薄壁箱体类铸件，其外形尺寸为2154mm×506mm×232mm(见图1)，重约235kg，主要壁厚为10mm，材质为球墨铸铁。铸件内腔和两侧的管路需进行0．5MPa的压力试验。

2常见质量问题

(1)铸件尺寸偏差造成水管泵漏及螺孔钻穿中冷器座管采用的是树脂砂三箱造型，侧面顶注式浇注系统［1］(见图2)。由于铸件不仅有上、下法兰还有中部的水管，为保证下法兰起模，工艺上设置补砂芯，但此种造型方法操作性不强;中箱紧实时模样上法兰易上抬影响铸件尺寸精度。由于铸件两侧80mm的水管长度超过2m，为保证铸件壁厚均匀性，工艺上在水管中部的加强筋处设置芯撑固定砂芯，由于芯撑与砂芯接触的铁皮壁厚太小且为平面与圆弧面相配合，相当于点与圆弧接触，不能很好地固定砂芯(见图3)。浇注后在铁液的浮力和热作用下，砂芯极易上浮造成铸件壁厚不均匀，如图4所示，严重时会造成铸件局部穿孔。同时由于产品设计本身壁厚较小，而且铸件收缩时框形结构的中部由于受到砂芯等的阻碍，不能与两端同步收缩，形成鼓形结构，加上其他的铸造偏差就有可能在加工时钻穿。(2)螺孔缩松中冷器座管的众多螺孔部位相对于周边壁厚大，形成孤立热节，在凝固收缩时得不到补缩形成缩孔、缩松。(3)渣孔顶注式浇注系统虽然设计为挡渣效果较好的封闭式，但一方面由于分型面的披缝增加了内浇道的截面积，另一方面浇注时可能出现的断流或流量小，极易造成横浇道不充满状态而失去挡渣功能，浇注时铁液带入的熔渣就可能进入型腔形成渣孔缺陷。

3铸造工艺设计改进

(1)优化造型工艺提高铸件尺寸精度为保证产品尺寸精度，同时方便造型操作。工艺上将原来的三箱造型工艺改为两箱造型［2］(，将侧面下型的补砂芯放大到铸件顶面;内腔砂芯上下层间增加定位，保证砂芯定位的准确;侧面的4个补砂芯下芯时与位于两侧的水管芯干涉，无法下入铸型，将芯座向后外侧放大20mm，下芯后填入固定砂芯;侧面相同结构相近的砂芯增加防错设计，有效避免操作失误导致砂芯下错造成的铸件报废。(2)改进浇注系统并增设冷铁，减少铸件渣孔及疏松缺陷工艺上利用中冷器座管具有较大通孔的特点，将浇注系统设置在铸件内腔的底部，由侧面顶注式浇注系统改为底返式浇注系统，其充型过程为:金属液从直浇道进入横浇道，分配到各内浇道后再从铸件底部进入铸件。

4效果验证

采用新工艺生产的中冷器座管铸件质量明显提高，完全消除了渣孔缺陷，冷隔等缺陷明显减少。经机加工和水压试验，缩孔、缩松和泄漏缺陷率大大降低，废品率由原工艺的40%以上，降至6%以下，减少了造型和合型工作量，提高了生产效率。

5结论

(1)三箱造型改为两箱造型简化了造型操作，芯撑接合面与砂芯形状一致并适当增加厚度，提高了砂芯的稳定性，能明显减少砂芯上浮，提高了铸件尺寸精度。(2)具有较大通孔的铸件，在通孔设置底返式浇注系统，可有效保证浇注充型平稳和增加挡渣效果，防止铸件的渣孔和冷隔等缺陷;局部热节设置冷铁能基本消除缩孔、缩松缺陷。

参考文献:

［1］李弘英，赵成志．铸造工艺设计［M］．北京:机械工业出版社，2005．

［2］雷其会，陈现君，徐焕磊，等．大型柴油机罩壳呋喃树脂砂铸造工艺［J］．现代铸铁，2011，(3):43－45．

［3］陈国桢，肖柯则，姜不居．铸件缺陷和对策手册［M］．北京:机械工业出版社，1996．

作者：胡健娇 单位：中车戚墅堰机车有限公司