船用柴油机主轴承盖铸件的质量控制

高振博

广西玉林达业机械配件有限公司 广西玉林 537000

1 影响船用柴油机主轴承盖铸件质量的因素

主轴承盖属于厚实类球铁铸件，球墨铸铁属于内生-糊状凝固，凝固时析出石墨，有自补缩能力，但球墨铸铁液态收缩大，凝固外壳较薄弱，在二次膨胀时在石墨化膨胀力作用下使外壳膨胀，松弛了内部压力，若补缩液量不足或冒口颈模数设置不当，则容易在铸件热节处形成缩孔和缩松。

缩孔、缩松缺陷出现在铸件中上部，也是铸件的厚大部位。球墨铸铁为糊状凝固，凝固时析出石墨，有自补缩能力，但球墨铸铁液态收缩大，凝固外壳较薄弱，二次膨胀时在石墨化膨胀力作用下使外壳膨胀，松弛了内部压力，若补缩铁液量不足或冒口颈模数设置不当，则容易在铸件热节处形成缩孔、缩松。探伤缺陷多判为裂纹，从铸件裂纹处取样做显微组织检查，发现磁粉探伤显示的不是真正的裂纹，而是由于铸件局部非金属夹杂物（如漂浮的石墨、氧化渣等）聚集造成铸件表面导磁性不同而形成貌似裂纹的磁粉堆积[1]。由于采用木模手工造型，砂型紧实度低及涂料涂刷不到位等操作原因，导致铸件局部出现粘砂。某企业在两年的时间里一共生产了主轴承盖产品468 件，在这当中质量情况统计如表1 所示。通过分析发现，工艺类铸造缺陷占到全部铸造质量问题的74%。

以下主要从人、机、料、法、环、测六方面对问题点进行归纳：

（1）人为原因：工艺文件、作业指导书、技术标准、技术通知等工艺措施的有效执行和落实。标准化、规范化作业，记录真实填写，异常问题及时反馈，工艺纪律严格遵守。

（2）设备状态：全面梳理熔炼、造型、检测等设备的稳定性和使用精度以满足使用要求，并加强使用过程监测。

（3）铸造原材料：铸造过程中加入的原材料洁净度不好，导致钢水脱氧不良，造成废品。

（4）铸造工艺及铸造过程控制：结合生产，发现该产品的铸造工艺复杂、冒口大，工艺出品率低；造型过程中，由于冷铁的大量应用，造型效率低，生产时过程控制效果差，工序流程不合理，控制文件不健全。

（5）环境状况温度、粉尘：找出规律，制定措施，进行控制。

（6）测量：无损检测标准及检测过程校准存在不足，部分人员无证操作。

综上分析，将人、机、法、测识别为影响主轴承盖关键质量特性的重要因子，其中“人”：作为一切要求及动作的执行者，其基本的操作技能、对工艺文件及相关要求的掌握执行、对设备熟悉程度、良好作业习惯的养成等内容均关乎工件质量的控制，重中之重。“机”：设备状况、工装的运用是保证工件制造性能的基础、必备条件。“法”：包括铸造工艺的设计和优化，作业指导书的完善和检验规范的建立，关系到产品质量稳定及能否有效保证。“测”：主要是无损检测人员检测的准确性有待提高，检验的标准把握不一致等造成废品。结合前期的缺陷统计，最终确定铸造工艺和操作规范的建立作为本次改进的关键因素。

表1 主轴承盖缺陷统计分析表

2 船用柴油机主轴承盖铸件的质量控制

2.1 调整浇注系统

浇注系统要保证金属液平稳充型，避免直接冲刷型壁和型芯，减少气体卷入，阻挡夹杂物进入。考虑到球墨铸铁材料易氧化以及挡渣的需要，内浇道改由铸件的下端面注入，确保充型平稳，过滤网也从浇口杯下移至横浇道中，增强浇注系统的挡渣、溢渣能力[2]。

2.2 调整浇注温度

浇注温度过低，铁液流动性差，在浇注过程中产生的氧化夹渣不易上浮和溢流出去。浇注温度过高，将增加铸件液态收缩性和型壁的热负荷，并可能引起型壁位移，产生机械粘砂。因此，将浇注温度调整为1360～1380℃。

2.3 调整冷铁数量和位置

球墨铸铁件具有糊状凝固特性，易产生缩松。在铸件瓦面中部，调整了冷铁的尺寸，增强了激冷效果；在两端的厚大热节处增加冷铁，调整温度场，防止局部过热，减少缩孔、缩松缺陷。

2.4 改进冒口

冒口补缩铸件的液态收缩，在铸件凝固造成的体积收缩大于析出石墨产生的体积膨胀时，要保证冒口颈通畅，使冒口内有足够可补充的铁液。通过重新校核铸件热节处、冒口模数，冒口、冒口颈尺寸改为φ180mm、φ80mm，保证液态补缩量及补缩通道畅通；压边冒口的尺寸也进行适当地调整，有利于铸件凝固时铁液的适时补充，二次石墨膨胀大于凝固收缩，冒口颈及时凝固，从而保证内部膨胀压力的有效利用，生产出组织致密的铸件。

采用上述方法改进主轴承盖质量，小批量生产20 件，结果如下：产品化学成分合格；产品机械性能全部合格；气孔、缩松等铸造缺陷消除，产品MT（磁粉探伤）、UT（超声探伤）检测合格；产品出品率由55%提高到63%以上，每件铁水节约200 元以上；产品综合合格率达98%以上。

3 结语

为更好地控制主轴承盖质量的产品质量，就需要在生产前加强对工艺文件和相关工艺操作规范进行编制，认真讲解工艺的操作要点、注意事项，让其完全理解并最终服务于生产。该企业工艺确定后共生产舰船用柴油机主轴承盖168 件，产品质量稳定，检验合格率100%，产品综合合格率达98%，得到了部队的高度评价，并且出品率提高，降低了生产成本，提高了生产效率[3]。