（牡丹江中車金緣鑄業(yè)有限公司，黑龍江牡丹江 157013）

17 型車鉤鉤體是鐵路貨車連接的重要部件，其質(zhì)量直接影響鐵路運輸安全，17 型車鉤鉤體結(jié)構(gòu)如圖1 所示，17 型車鉤鉤體生產(chǎn)采取手工制芯、75L水平射芯機射芯、造型線連續(xù)生產(chǎn)。造型采用酯硬化水玻璃工藝，每澆口2 件，每箱4 件，表面烘干，手工下芯，尾部采用保溫暗冒口，工藝簡圖見圖2.

圖1 17 型車鉤鉤體

圖2 17 型車鉤鉤體工藝簡圖

在17 型車鉤鉤體試生產(chǎn)試驗過程中，采用尾部明冒口工藝生產(chǎn)車鉤鉤體1066 件，出現(xiàn)了裂紋、縮松、砂眼、飛邊等鑄造缺陷，因車鉤尾部裂紋廢品46 件，廢品率4.3%，尾部裂紋成為影響鑄件質(zhì)量的一項主要問題。為解決17 型車鉤鉤體尾部裂紋問題，對幾次試驗作具體分析，并改進(jìn)了工藝，由尾部明冒口工藝改為鉤體尾部暗冒口工藝，在解決裂紋問題上收到了顯著成效。優(yōu)化工藝后生產(chǎn)的4 049件產(chǎn)品，因裂紋廢品9 件，廢品率0.23%，廢品率顯著降低。

1 17 型車鉤鉤體尾部裂紋缺陷的分析解決

1.1 17 型車鉤鉤體尾部結(jié)構(gòu)

17 型車鉤結(jié)構(gòu)簡圖如圖1，鑄造毛坯重量185 kg.鉤體尾部高度171.5 mm，寬度190 mm，尾部最大壁厚處89 mm，薄處為43 mm，明顯壁厚不均勻，且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，故此件為中型厚壁復(fù)雜件，鑄件尾部結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 鉤體尾部結(jié)構(gòu)及裂紋位置

1.2 尾部產(chǎn)生裂紋缺陷原因分析

從17 型車鉤鉤體鑄件來看，尾部裂紋出現(xiàn)的部位為圖3 所示2 的位置，該處壁厚89 mm，為熱節(jié)部位，而與2 處相連接的位置圖3 中1 處壁厚為43 mm，所以澆注后1 處比2 處先凝固。2 處因熱節(jié)較大，凝固時間長，尾部明冒口部位先于鑄件2 處熱節(jié)凝固，鑄件凝固后期體收縮所產(chǎn)生的金屬液虧損較大，造成大部分鉤體尾部存在縮孔、縮松缺陷[1]，由于縮孔、縮松的存在使得這部分強度降低；另一方面由于尾部銷孔芯為實心結(jié)構(gòu)，凝固過程中退讓性差，易造成尾部應(yīng)力集中[1]。兩方面原因的作用使得17 型車鉤鉤體鑄件在切割冒口及調(diào)質(zhì)熱處理過程中，在應(yīng)力作用下使得縮松部位周圍及圓角處產(chǎn)生裂紋。

通過跟蹤統(tǒng)計前期生產(chǎn)的1 066 件鉤體，尾部冒口切割后出現(xiàn)切傷情況的有194 件，切傷的鑄件經(jīng)過焊修后，極易產(chǎn)生裂紋，焊后裂紋率接近63%.

從化學(xué)成分來分析，17 型車鉤鉤體采用的是ZG25MnCrNiMo 為低合金鋼，是已被實踐所證明的易產(chǎn)生裂紋的鋼種[2-3]，由于鋼水在凝固過程中合金元素形成了如Fe4Mo2、（FeCr）3C 等間隙化合物和間隙相，造成較大的相變應(yīng)力。

鋼水的質(zhì)量對裂紋也有較大影響。FeS 等硫化物及其他非金屬夾雜物破壞了基體的連續(xù)性，加大了鋼的裂紋傾向，易形成裂紋的起始點[4]。

2 解決措施

2.1 采用暗冒口工藝

因尾部明冒口補縮效果較差，為防止在尾部出現(xiàn)縮松，考慮鑄件受力情況以及減少造型工作的復(fù)雜程度，通過改用補縮效果良好的漂珠材質(zhì)保溫暗冒口來減少縮孔、縮松缺陷。原有的明冒口結(jié)構(gòu)如圖3 所示，改進(jìn)后的保溫暗冒口結(jié)構(gòu)與尺寸如圖4所示。將原有的尾部明冒口改為保溫暗冒口，解決了鉤體尾部縮孔、縮松問題，提高了鉤體尾部的整體強度。

圖4 明冒口尺寸

圖5 保溫暗冒口尺寸

2.2 提高尾部銷孔芯的退讓性

通過將尾部銷孔實體芯改為中部挖空的空心芯，減少鑄件收縮時的砂芯阻力，提高砂型退讓性，降低砂型在鉤尾部凝固過程中對鑄件收縮的影響。

2.3 加大冒口與鑄件連接處的圓角半徑

由于原有工藝的冒口與鑄件連接處圓角過小，易在收縮過程中產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋，新工藝將冒口與鑄件連接處圓角由R5 改為R10，增大冒口與鑄件連接處圓角，減少了該處裂紋率。

2.4 嚴(yán)格切割工藝切割時避免切傷鑄件

對冒口切割操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，并加強冒口切割過程中的質(zhì)量控制，避免切割時切傷鑄件。

2.5 焊接時嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝

由于此鋼種極易產(chǎn)生焊接裂紋，對一清時發(fā)現(xiàn)的尾部裂紋盡量磨修消除。強化焊接工的現(xiàn)場培訓(xùn)，嚴(yán)格執(zhí)行焊前預(yù)熱及焊后保溫操作，加強人員操作管控，減少焊修產(chǎn)生的裂紋。

2.6 嚴(yán)格控制鋼水質(zhì)量

在鋼水質(zhì)量上加以嚴(yán)格控制，降低形成低熔點化合物的有害元素S、P 等的含量，控制其質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.020%，提高鑄件的抗裂性能。

3 結(jié)論

通過優(yōu)化工藝并加強過程質(zhì)量控制，成功解決了17 型車鉤鉤體尾部裂紋問題，產(chǎn)品廢品率由4.3%降到0.23%，降低了廢品損失及生產(chǎn)成本，同時提高了生產(chǎn)效率，有利于生產(chǎn)的順利進(jìn)行。