氣體機(jī)缸蓋內(nèi)腔燒結(jié)缺陷分析
日期:2017-12-06 / 人氣:
氣體機(jī)兩氣門缸蓋是在原柴油機(jī)兩氣門缸蓋基礎(chǔ)上,通過改進(jìn)串水結(jié)構(gòu)及噴油器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上開發(fā)新產(chǎn)品,屬WP10系列單體、天燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)專用缸蓋,材質(zhì)為鑄鐵HT250,鑄鐵輪廓尺寸為225mmx149mmx125mm,毛坯質(zhì)量20.75kg。
缸蓋精密鑄造生產(chǎn)采用中頻電爐熔煉工藝,澆注溫度1400℃~1430℃,HWS自動(dòng)澆注進(jìn)行澆注,芯組由7種砂芯組成,其中更改結(jié)構(gòu)的噴油嘴芯與上水夾層芯采用耐高溫覆膜砂熱芯盒制芯工藝,造型為潮膜砂造型工藝,每箱8件,澆注系統(tǒng)為階梯型,為底注與中注結(jié)合的形式,有利于提升鐵液充型的平穩(wěn)性,避免鑄件易產(chǎn)生氣孔、局部燒結(jié)等精密鑄造缺陷。
存在的問題及分析
因氣體缸蓋承受熱負(fù)荷高,為防止采用銅套工藝造成噴油器位置漏水率高的質(zhì)量問題,缸蓋設(shè)計(jì)時(shí),相比原柴油機(jī)兩氣門缸蓋,噴油器位置采用鑄出工藝,如圖1所示 ,同時(shí)冷卻水的流向進(jìn)行重新優(yōu)化,改動(dòng)上水夾層芯的局部結(jié)構(gòu),缸蓋在大批量生產(chǎn)時(shí),改動(dòng)位置出現(xiàn)大量的燒結(jié)缺陷,存在細(xì)清困難、無法細(xì)清,因內(nèi)腔質(zhì)量不合格的廢品率高達(dá)0.42%。
如圖2所示,相比原柴油機(jī)二氣門缸蓋,噴油器襯套國(guó)鑄出結(jié)構(gòu),鑄出噴油器襯套直徑為30mm(注此位置經(jīng)過冷卻加工后形成噴油器襯套,精密鑄造為全實(shí)心結(jié)構(gòu)),四周冷卻水通道薄處僅7mm,屬于薄壁位置,高溫鐵液燒注后,因砂芯尺寸薄弱且砂芯內(nèi)、外側(cè)均被高溫鐵液包裹,在高溫鐵液的熱作用下,砂芯表面因石英砂的相變發(fā)生開裂形成裂紋,金屬液滲入形成脈動(dòng),又因該處的高溫?zé)峁?jié)使有足夠的熱量保證了砂芯與鐵液界面的溫度高于鐵的固相線溫度,這樣滲透一經(jīng)開始就會(huì)繼續(xù)下去,唯有滲透鐵液的前沿凝固時(shí),滲透才停止,這樣金屬液就通過砂芯裂紋或孔隙滲透到了芯子的整個(gè)截面上從而形成上述的所謂砂芯燒結(jié)。此類缺陷不易清理掉,因而鐵件報(bào)廢。
氣體機(jī)缸蓋上水夾層芯排氣道端鼻梁位置,砂芯厚度僅為4.5mm,如圖3所示,是上水夾層芯薄弱的位置,且砂芯上方高溫鐵液高度為30mm,如圖4所示,明顯比底端厚,鐵液冷卻速度慢,砂芯在高溫鐵液的長(zhǎng)時(shí)間作用下,易發(fā)生燒結(jié),嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致該處位置燒結(jié)堵孔,使串水通道堵塞,影響缸蓋串水冷卻,造成發(fā)動(dòng)機(jī)故障,另外圖5、6所示的位置,存在脈紋缺陷,因鑄件結(jié)構(gòu)的限制,相應(yīng)位置的燒結(jié)及肪紋缺陷無法進(jìn)行清理,只能人工采用內(nèi)窺鏡設(shè)備進(jìn)行檢查,造成大量的人力、物力的浪費(fèi)。
圖3 上水夾層芯薄弱位置
圖4 薄弱位置結(jié)構(gòu)
圖5 砂芯燒結(jié)堵塞
圖6 砂芯脈紋缺陷
缸蓋精密鑄造生產(chǎn)采用中頻電爐熔煉工藝,澆注溫度1400℃~1430℃,HWS自動(dòng)澆注進(jìn)行澆注,芯組由7種砂芯組成,其中更改結(jié)構(gòu)的噴油嘴芯與上水夾層芯采用耐高溫覆膜砂熱芯盒制芯工藝,造型為潮膜砂造型工藝,每箱8件,澆注系統(tǒng)為階梯型,為底注與中注結(jié)合的形式,有利于提升鐵液充型的平穩(wěn)性,避免鑄件易產(chǎn)生氣孔、局部燒結(jié)等精密鑄造缺陷。
存在的問題及分析
因氣體缸蓋承受熱負(fù)荷高,為防止采用銅套工藝造成噴油器位置漏水率高的質(zhì)量問題,缸蓋設(shè)計(jì)時(shí),相比原柴油機(jī)兩氣門缸蓋,噴油器位置采用鑄出工藝,如圖1所示 ,同時(shí)冷卻水的流向進(jìn)行重新優(yōu)化,改動(dòng)上水夾層芯的局部結(jié)構(gòu),缸蓋在大批量生產(chǎn)時(shí),改動(dòng)位置出現(xiàn)大量的燒結(jié)缺陷,存在細(xì)清困難、無法細(xì)清,因內(nèi)腔質(zhì)量不合格的廢品率高達(dá)0.42%。
圖1 噴油器位置采用鑄出工藝
噴油器燒結(jié)缺陷如圖2所示,相比原柴油機(jī)二氣門缸蓋,噴油器襯套國(guó)鑄出結(jié)構(gòu),鑄出噴油器襯套直徑為30mm(注此位置經(jīng)過冷卻加工后形成噴油器襯套,精密鑄造為全實(shí)心結(jié)構(gòu)),四周冷卻水通道薄處僅7mm,屬于薄壁位置,高溫鐵液燒注后,因砂芯尺寸薄弱且砂芯內(nèi)、外側(cè)均被高溫鐵液包裹,在高溫鐵液的熱作用下,砂芯表面因石英砂的相變發(fā)生開裂形成裂紋,金屬液滲入形成脈動(dòng),又因該處的高溫?zé)峁?jié)使有足夠的熱量保證了砂芯與鐵液界面的溫度高于鐵的固相線溫度,這樣滲透一經(jīng)開始就會(huì)繼續(xù)下去,唯有滲透鐵液的前沿凝固時(shí),滲透才停止,這樣金屬液就通過砂芯裂紋或孔隙滲透到了芯子的整個(gè)截面上從而形成上述的所謂砂芯燒結(jié)。此類缺陷不易清理掉,因而鐵件報(bào)廢。
圖2 噴油器燒結(jié)缺陷
上水夾層芯燒結(jié)缺陷氣體機(jī)缸蓋上水夾層芯排氣道端鼻梁位置,砂芯厚度僅為4.5mm,如圖3所示,是上水夾層芯薄弱的位置,且砂芯上方高溫鐵液高度為30mm,如圖4所示,明顯比底端厚,鐵液冷卻速度慢,砂芯在高溫鐵液的長(zhǎng)時(shí)間作用下,易發(fā)生燒結(jié),嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致該處位置燒結(jié)堵孔,使串水通道堵塞,影響缸蓋串水冷卻,造成發(fā)動(dòng)機(jī)故障,另外圖5、6所示的位置,存在脈紋缺陷,因鑄件結(jié)構(gòu)的限制,相應(yīng)位置的燒結(jié)及肪紋缺陷無法進(jìn)行清理,只能人工采用內(nèi)窺鏡設(shè)備進(jìn)行檢查,造成大量的人力、物力的浪費(fèi)。
圖3 上水夾層芯薄弱位置
圖4 薄弱位置結(jié)構(gòu)
圖5 砂芯燒結(jié)堵塞
圖6 砂芯脈紋缺陷
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