解决HT350气缸盖试压漏水问题

2015-02-23李兆军王鹏杨承雁贾志明桑伟韩小伟曹澍

金属加工(热加工) 2015年5期

李兆军，王鹏，杨承雁，贾志明，桑伟，韩小伟，曹澍

解决HT350气缸盖试压漏水问题

李兆军，王鹏，杨承雁，贾志明，桑伟，韩小伟，曹澍

1. 概述

气缸盖是柴油机的关键部件之一，它集润滑、冷却、进排气为一体，因而对铸件质量要求非常严格。在产品投入生产后，由于气缸盖试压漏水造成的废品率非常高，达到70%左右，成为影响气缸盖质量的难题，为尽快解决气缸盖试压漏水的问题，从生产工艺的各个方面认真细致的分析，进行了一系列的试验，最终取得了良好的效果，降低了废品率，本文将从铸造工艺和材料应用上进行分析和解决。

出现缺陷的位置非常有规律，那就是大部分漏水的部位都在气缸盖的斜油孔处和导管孔处，这些地方都是铸件的热节处，很容易出现缩松缺陷。通过对气缸盖漏水部位的解剖分析，用肉眼无法发现缺陷的存在，通过着色无损检测发现了缺陷的位置和大小，但已经浪费了大量人力、物力，因此缩松缺陷对产品质量构成了很大影响。

气缸盖的缩松缺陷属于微观缩松，是因此处冷却速度慢，造成组织得不到铁液补充而产生缩松缺陷，现对原工艺进行分析。

在铸造工艺上，采用呋喃树脂自硬砂造型，型砂强度为1.0MPa，采用2t/h感应电炉熔炼，wC＝2.9%～3.2%，wS i＝1 . 7 %～2 . 0 %，wM n＝0.75%～1.0%，wP＜0.05%，wS＜0.08%，浇注温度1380～1390℃。斜油孔处刷了激冷涂料和放置了0.3mm厚的锡铁皮，在其上方有直径200mm、高460mm的冒口，导管孔处刷了激冷涂料并有高150mm的锡铁皮包着。从内浇道布置上看，靠近热节处浇道薄，可以说工艺上已经考虑了消除热节缩松缺陷问题。

2. 缩松缺陷产生原因分析

（1）铁液的浇注温度过高铁液的浇注温度高，会造成铸件在凝固收缩期产生缩松缺陷，尤其是厚大件，气缸盖重达550kg，热节处直径达70mm，极易产生缩松缺陷。

（2）激冷涂料厚度不够激冷涂料应该随热节的大小增加其涂层厚度，操作者一般刷涂厚度为0.3mm，偏薄。

（3）冒口补缩效果不理想虽用保温冒口，但很有可能造成对热节的补缩不够。

（4）锡铁皮的高度不够从漏水的位置上看，漏水位置是在从气缸盖上平面下35mm处，正是在锡铁皮上方。

3. 解决措施

（1）刷厚含碲激冷涂料碲是一种强力加大金属液过冷度的元素。碲涂料的使用可以使该部位的铁液快速凝固，使此处的组织致密，防止试压时漏水，且随着厚度的增加而加强，涂料刷涂厚度可达1mm，从而最大限度地增大激冷效果。

（2）冷铁激冷在中间孔对着斜油孔处加冷铁，厚度为15mm。使用冷铁，可以改变温度场的分布。随着冷铁的激冷，铸件的凝固过程加快，在铸件进入石墨化膨胀的过程中，可以提高自补缩效果，在热节处增加冷铁，可以消除由于热节处的铁液过热而产生的缩松、缩孔缺陷。在铸件热节的上方增加冒口，下面设置冷铁，形成上热下冷的温度场分布，有利于顺序凝固过程中的补缩。

（3）采用保温冒口增加冒口的尺寸，变为直径为240mm、高500m m的保温冒口（见附图），并加上适量的发热剂。按照均衡凝固的原则，冒口不必晚于铸件凝固，冒口在铸件凝固点来临时，及时关闭补缩通道，

通过铸件的石墨化膨胀实现自补缩。在改进的过程中，经过总结以前的生产经验，冒口根部设计成直径为100mm，这样可以减少冒口对铸件的热影响，在铸件热收缩时及时提供补缩铁液，在铸件凝固石墨化膨胀时，冒口的补缩通道已经堵死，增强了铸件的自补缩能力，提高铸件的品质。并且，这种工艺实现了连接壁-热节-冒口的顺序凝固，完全可以消除热节缩松。

（4）控制含磷量从化学成分化验数据可以看出，有一些缸盖的wP＞0.05%，且这些缸盖大部分都漏水。从有关资料可知，极低的含磷量对气缸体和气缸盖的致密性来说是关键的，在采用优质生铁的同时，严格控制回炉料和废钢质量。

（5）加强孕育处理控制孕育过度也会造成铸件渗漏。孕育能提高铁液凝固时石墨形核的程度，即会增加共晶团的数目。共晶团数目的增多会导致凝固过程中在铸型上的共晶膨胀力的增大，其结果是导致不致密铸件的出现。不致密的形式为内部缩松和外部缩陷两种。内部缩松使铸件在试压时表现为渗漏。因此，在称量时力求准确，并保证在铁液量的2/3时加入。

（6）加高砂箱考虑到铸铁件自身的膨胀对产生缩松缺陷有着重要的影响，我们把气缸盖的上箱加高至640mm，大大提高了砂箱的刚度，阻挡了铸件在凝固过程时的膨胀。