韓 強，時 曉，劉 躍

（濰柴重機股份有限公司，大缸徑材料成型中心，山東濰坊 261001）

隨著企業(yè)發(fā)展，公司戰(zhàn)略逐步向高端產(chǎn)品邁進，機體鑄件作為大型柴油機的重要組成部分，其質(zhì)量關(guān)乎柴油機的整體性能。大型柴油機機體鑄件噸位大，結(jié)構(gòu)復雜，工藝上澆注系統(tǒng)截面積大及補縮用冒口的數(shù)量較多，并且粗清及細清主要依靠人工清理，鑄件在澆冒口清理、周轉(zhuǎn)時易造成鑄件損傷缺陷。經(jīng)統(tǒng)計2020 年全年，鑄件損傷率達0.2%，急需改進提升。本文從鑄件澆注系統(tǒng)設(shè)計、冒口結(jié)構(gòu)、清理工具應用及清理操作方式上進行了分析與改進，有效減少了鑄件損傷缺陷的發(fā)生。

1 機體類鑄件清理流程

大型柴油機機體澆注冷卻凝固后，鑄件清理流程為：打箱落砂——粗清——時效處理——鑄件粗拋丸——人工打磨精清——檢驗——精拋丸——噴漆。其中鑄件澆口和冒口的清理去除主要在鑄件粗清工序進行。

2 機體類鑄件損傷產(chǎn)生位置及分析

對機體鑄件損傷的位置進行匯總統(tǒng)計，得出損傷的位置主要發(fā)生在內(nèi)澆道與機體相連處、冒口根部與機體相連處及振動落砂時鑄件與落砂床的磕碰，機體類鑄件產(chǎn)生損傷缺陷的主要位置如圖1 所示。

內(nèi)澆道損傷：內(nèi)澆道是液態(tài)金屬進入鑄型型腔的最后一段通道，其作用是控制金屬液充填鑄型的速度和方向，調(diào)節(jié)鑄型各部分的溫度和鑄件的凝固順序，并對鑄件有一定的補縮作用。鑄件在清理的過程中，內(nèi)澆道與鑄件直接連接，操作者易將連接處的鑄件一塊清掉，造成損傷的發(fā)生。

冒口根部損傷：冒口、冒口頸截面尺寸過大，或造型時冒口棒偏移等因素造成鑄件在粗清時產(chǎn)生的損傷。

磕碰損傷：鑄件受撞擊而破損、斷裂、殘缺不全，多發(fā)生在鑄件的凸臺、棱角等凸出部位。

3 減少機體鑄件損傷的措施

3.1 內(nèi)澆道增加易砸槽，減少帶肉損傷缺陷

大型柴油機結(jié)構(gòu)設(shè)計上較為普遍的是直列機和V 型機兩種，其中V 型機機體鑄件因結(jié)構(gòu)特點，在澆注系統(tǒng)的設(shè)計上多為中注式，在斜角上設(shè)置內(nèi)澆道極易在粗清過程中產(chǎn)生損傷帶肉，甚至是鑄件直接報廢，因此在產(chǎn)品澆注工藝設(shè)計初期就考慮增加易砸槽。通過改進澆道結(jié)構(gòu)及型板局部結(jié)構(gòu)，形成內(nèi)澆道易砸槽結(jié)構(gòu)。在改進前，內(nèi)澆道易砸槽成5°的斜面，仍有帶肉缺陷產(chǎn)生，后期通過增加易砸槽深度且角度成7°，粗清時更容易在易砸槽處斷裂，避免澆道位置帶肉而產(chǎn)生的損傷缺陷。內(nèi)澆道改進前、后易砸槽的尺寸如圖2 所示。

該項措施實施后，統(tǒng)計一個月的V 型機的損傷情況，損傷率由0.1%降到0.05%，降幅50%，大型柴油機機體鑄件總體的損傷率由0.2%降到0.14%.

3.2 改進冒口固定方式，減少冒口移動

大型柴油機機體鑄件，其澆注系統(tǒng)在設(shè)計時，為保證內(nèi)部排氣充分，通常在頂部設(shè)置大量的溢流冒口，在造型時放置冒口和出氣針時，若型板上無定位裝置，易導致扁冒口和出氣針與機體結(jié)合面過大，且不易發(fā)現(xiàn)修補。對此通過增加卡槽，使冒口和出氣針固定更加牢靠，在造型落砂振實過程中不易移動，結(jié)合面固定無增大，降低清理難度，減小了損傷趨勢。冒口和出氣針改進前、后增加卡槽對比如圖3 所示。

圖3 冒口和出氣針底部增加卡槽

該項改進措施實施后，統(tǒng)計三個月機體鑄件的損傷情況，損傷率由0.14%降到0.10%.

3.3 改善清理工具，提高清理效果

公司生產(chǎn)大型柴油機機體鑄件最大噸位在20 t左右，生產(chǎn)件號種類多，非大批量生產(chǎn)，很難實現(xiàn)機械化清理，尤其鑄件的粗清仍為原始的掄大錘工藝，粗清精度低，易造成鑄件損傷，后期引進了等離子切割工藝，其原理是利用具有很高能量密度的高溫等離子電弧對切口集中加熱，快速熔斷的切割技術(shù)。現(xiàn)場采用型號為LGK160 的等離子能直接將厚度在20 mm 以內(nèi)的鑄件內(nèi)澆道進行精確的切除，同時降低了職工的勞動強度。粗清工具的改進前、后對比如圖4 所示。

圖4 改進的粗清工具

3.4 改進冒口分割，避免溢流鐵與冒口相連

冒口是鑄型上用以貯存金屬液的空腔，其中明冒口的上表面露出砂箱，冒口芯粘不牢或溢流鐵過多得不到充分的導流，極易導致溢流鐵與冒口內(nèi)的鐵水黏連，造成打箱困難，多通過反復移動上箱及整體振砂，使冒口與鑄件分離，操作過程中極易造成鑄件的損傷。

對于大型柴油機機體鑄件，多為球墨鑄鐵及蠕墨鑄鐵件，冒口設(shè)置數(shù)量較多，損傷問題極易發(fā)生，通過將冒口芯周邊培砂、冒口底部粘黏結(jié)劑及上平面溢流區(qū)域分割為多處等方式，避免了冒口芯的漂芯及溢流鐵與冒口的粘連，采取措施如圖5 所示。

圖5 避免冒口芯漂芯及溢流鐵與冒口粘連的措施

針對機體鑄件在清理過程存在的損傷缺陷，實施以上四項改進措施后，統(tǒng)計四個月機體鑄件的損傷情況，損傷率由0.10%降到0.05%，取得較好的改進效果。

4 結(jié)論

針對大型柴油機機體鑄件在清理過程中產(chǎn)生的內(nèi)澆道損傷、冒口損傷、磕碰損傷等損傷缺陷，在缺陷分析基礎(chǔ)上，提出來增加易砸槽、冒口根部增加卡槽、粗清等離子切割、溢流區(qū)域分割等改進措施，通過改進實施，機體鑄件的損傷缺陷減少一半以上，取得較好的改進效果。