（江鈴汽車股份有限公司鑄造廠，江西南昌 330001）

493 系列缸體是江鈴汽車股份有限公司鑄造廠重點(diǎn)產(chǎn)品之一，年產(chǎn)量約10 萬(wàn)件，其主要壁厚為4 mm～6 mm；外形尺寸為420 mm×210 mm×279 mm，鑄件質(zhì)量為69.5 kg，最大壁厚20 mm，最小壁厚約4 mm，鐵水牌號(hào)為HT250，本體缸蓋面1、2 缸取樣要求σb≥200 N/mm2，硬度（163～248）HB，缸筒鑄造形成，加工后缸筒內(nèi)不允許有任何缺陷；

自2010 年以來(lái)，每隔一兩年493 系列缸體會(huì)出現(xiàn)批量異常滲漏問題，滲漏廢品率由正常0.5%左右上升到5%甚至10%.由于滲漏檢測(cè)是在493 缸體全部加工完成后進(jìn)行，因此滲漏的缸體報(bào)廢導(dǎo)致成本較大，造成了較大的損失。

1 滲漏及滲漏原因分析

滲漏是指缸體在發(fā)動(dòng)機(jī)精加工后在壓力試驗(yàn)（水壓/氣壓）時(shí)發(fā)生泄漏的現(xiàn)象，主要發(fā)生在缸體的水套腔或是油道腔。

產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象大致可分為兩種原因。一種是由于油道腔或水道腔壁上夾雜、雜質(zhì)而產(chǎn)生的滲漏。比如坭芯分型面披縫、飛邊、毛刺未清理干凈，或坭芯表面粘附著砂塊或砂粒，在澆注時(shí)被鐵液沖刷下來(lái)停留在水套壁或油道壁上，形成砂眼，使內(nèi)腔壁貫通而產(chǎn)生滲漏；鑄型型砂強(qiáng)度低、局部緊實(shí)度不夠形成的尖角砂經(jīng)鐵水沖刷到內(nèi)腔壁貫通而產(chǎn)生滲漏；鐵水不純凈，澆注系統(tǒng)擋渣能力和過濾能力效果有差，從而使鐵水中的夾渣進(jìn)入了型腔內(nèi)，使內(nèi)腔壁形成貫通性的渣孔而滲漏。另一種是鐵水在凝固過程中因縮孔/縮松引起的滲漏，這種滲漏常發(fā)生在油道腔（水道腔）或缸蓋面等熱節(jié)部位，而往往出現(xiàn)縮松或縮孔導(dǎo)致的滲漏比例會(huì)很高。

493 系列缸體鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其滲漏部位主要在缸蓋面的螺孔附近，如圖1 所示。對(duì)有滲漏的鑄件在滲漏缺陷部位大量解剖發(fā)現(xiàn)，用肉眼看上去缺陷部位的顏色明顯更黑，不同于基體的顏色。缺陷處取金相試樣，經(jīng)打磨拋光后，可以看出石墨形狀偏長(zhǎng)且呈樹枝晶，因此可以判斷導(dǎo)致螺孔滲漏的原因是縮松造成的。

圖1 滲漏缺陷

2 常見解決滲漏問題的方法

2.1 夾雜引起的滲漏解決方法

清理干凈坭芯的分型面飛邊、毛刺，并清理坭芯表面附著的砂?；蛏皥F(tuán)，防止可能形成的砂眼導(dǎo)致滲漏。提高鑄型強(qiáng)度及型砂性能；避免形成尖角砂且避免金屬液直接沖擊鑄型；合理設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，橫澆道應(yīng)有良好的攔渣功能，防止鑄件產(chǎn)生渣眼現(xiàn)象。設(shè)置過濾系統(tǒng)，過濾器一般設(shè)置在直澆道上，橫澆道應(yīng)具有良好的擋渣效果，并做好鐵液凈化工作（造渣、除渣），防止鑄件產(chǎn)生渣眼。

2.2 縮孔、縮松引起的滲漏解決方法

2.2.1 提高碳當(dāng)量

鐵液成分不恰當(dāng)，灰鑄鐵凝固結(jié)晶范圍變寬，初生奧氏體枝晶析出量多而粗大，使石墨化不充分，析出量較少，因而縮松傾向大。因此，提高碳當(dāng)量是減少縮松傾向首選的措施。一般將碳當(dāng)量控制在3.90%以上，大多在3.95%～4.05%范圍[1]。

2.2.2 加快局部冷卻速度

在容易產(chǎn)生縮松的熱節(jié)部位，可以局部刷碲粉醇基涂料，使用硌鐵礦砂，局部增加冷鐵等方法，增加熱節(jié)部位的冷卻能力，減少縮松傾向，防止產(chǎn)生縮松，這種方法操作比較困難，特別是局部刷碲粉醇基涂料的方案，更是要注意防止碲粉產(chǎn)生白口引起加工打刀現(xiàn)象。

2.2.3 微量元素的控制

Pb 對(duì)石墨形態(tài)的影響十分顯著。一般說來(lái)，微量Pb 便可引起石墨形態(tài)惡化，變成蜘蛛狀、爪狀。當(dāng)含Pb 質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.000 8%時(shí)，石墨形態(tài)就發(fā)生了明顯的變異，甚至在含Pb 質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.004%時(shí)，就可在石墨主干上出現(xiàn)沉淀的二次石墨，形成典型的魏氏石墨，削弱了石墨化作用。Pb 質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)0.000 8%，即可造成縮松滲漏[2]；Pb 質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0.06%也會(huì)明顯增加滲漏的廢品率。此外引起縮松滲漏的微量元素還有Ti、Al 等[3]。

2.2.4 降低鐵液澆注溫度

鐵水澆注溫度越高，則局部熱節(jié)部位的縮松傾向大，所以工藝上需要制定出合理的澆注溫度的范圍。澆注溫度太高，會(huì)增加鑄鐵的縮松傾向，產(chǎn)生縮松滲漏的廢品率會(huì)增加；澆注溫度較低，又容易產(chǎn)生氣孔、冷隔等其他的廢品缺陷。所以，制定合理的澆注溫度范圍也是減少鑄件廢品率的關(guān)鍵因素。電爐測(cè)溫儀器的準(zhǔn)確性也是需要關(guān)注的，測(cè)溫儀不準(zhǔn)確，可能會(huì)導(dǎo)致顯示溫度比實(shí)際溫度低20 ℃左右，同樣會(huì)增加縮松傾向。

3 問題分析及改進(jìn)

3.1 493 缸體滲漏問題分析

493 缸體滲漏問題主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段:1）2010 年6～7 月份493 缸體滲漏率高達(dá)6%～8%，主要通過提高鐵液的碳當(dāng)量和在局部縮松熱節(jié)部位刷碲粉醇基涂料兩個(gè)措施，最終將493 缸體滲漏廢品率降低至0.5%以內(nèi)；2）2012 年5 月份和2014 年9 月份493 缸體滲漏率又高達(dá)5%～6%.

通過分析發(fā)現(xiàn)存在問題為:1）打包廢鋼中有較多的高強(qiáng)度板及鍍鋅板，導(dǎo)致Ti、Zn 等微量元素偏高；2）測(cè)溫儀不準(zhǔn)確，導(dǎo)致顯示溫度比實(shí)際溫度低20 ℃左右。通過使用邊角料廢鋼和降低鐵液的澆注溫度降低了缸體滲漏率。但是由于廢鋼來(lái)源比較雜、難檢測(cè)等問題，后續(xù)依舊存在微量元素偏高導(dǎo)致滲漏率異常的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 改進(jìn)措施及效果

采用常用的解決滲漏問題的方法效果不明顯或者方案及實(shí)施過程比較繁瑣，所以考慮采用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化及增加局部冒口的補(bǔ)縮來(lái)解決。

通過對(duì)493 缸體滲漏件水試、解剖分析確認(rèn)，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)80%以上的滲漏部位在加工后缸蓋面的1號(hào)螺栓孔內(nèi)，此部位為缸體熱節(jié)部位。因此，制定補(bǔ)縮措施:1）對(duì)外模1 號(hào)螺孔對(duì)應(yīng)部位（如圖2）和芯盒對(duì)應(yīng)部位修模（如圖3），增加外模和芯盒1 號(hào)螺孔部位的排冷鐵冒口補(bǔ)縮量；2）對(duì)該部位水套芯1號(hào)螺栓孔部位厚度增加（如圖4）.

圖2 1 號(hào)螺孔對(duì)應(yīng)部位的排冷鐵冒口

圖3 排冷鐵冒口的鐵液通道

圖4 水套芯對(duì)應(yīng)的1 號(hào)螺栓孔部位

通過以上對(duì)滲漏部位的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)局部?jī)?yōu)化及局部冒口的增加，從2015 年到2019 年本廠493 系列缸體已生產(chǎn)加工約60 萬(wàn)件，滲漏廢品率持續(xù)保持在0.3%左右，并且滲漏廢品率長(zhǎng)期得到了穩(wěn)定。

4 結(jié)論

針對(duì)鐵水在凝固過程中因縮孔/縮松引起的493 系列缸體滲漏缺陷，常用解決方法為嚴(yán)格控制熔煉工藝，包括化學(xué)成分、廢鋼微量元素Pb 等控制；加快局部冷卻速度、澆注溫度等。常規(guī)方法程序比較繁瑣，周期也長(zhǎng)。本廠在常規(guī)控制熔煉工藝的基礎(chǔ)上，通過對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)局部?jī)?yōu)化及增加局部冒口補(bǔ)縮的方法，在解決493 系列缸體因縮孔/縮松引起的缸體滲漏問題上，取得了較好的成果，并且措施簡(jiǎn)單，效果長(zhǎng)期穩(wěn)定。