王建榮，宋 巖

（中車戚墅堰機車有限公司鑄鍛分公司，江蘇常州 213011）

高速、重載船用柴油機上的氣缸蓋多為高韌性球墨鑄鐵件（見圖1）。而球墨鑄鐵冷卻凝固方式為糊狀凝固，易造成其組織中石墨球數(shù)量少、球徑大，力學性能不高，且易產生球化衰退和孕育衰退等缺陷。此外，氣缸蓋傳統(tǒng)上多采用蠕墨鑄鐵生產，現(xiàn)采用球鐵生產，由于其結構的復雜、各部位的冷卻凝固速度難以控制，其鑄造難度特別大，還易產生滲漏等鑄造缺陷。

圖1 氣缸蓋鑄件

1 問題描述

高韌性球墨鑄鐵氣缸蓋從產品試制到批量生產，產品質量波動較大，成品率不足80%，導致成品率不高的主要缺陷為：氣門導管孔內縮孔、螺栓孔內縮松、噴油孔周圍氣孔、排氣管內澆口邊縮松、氣孔等。

2 缺陷分析及解決方法

2.1 縮孔缺陷分析及解決方法

2.1.1 原因分析

該型氣缸蓋在傳統(tǒng)氣缸蓋基礎上集成進氣管、搖臂軸座，結構緊湊，形成的孤立熱節(jié)較多，鑄件冷卻凝固時各部位的冷卻凝固速度難以控制，且能夠采取的鑄造措施有限，故氣門導管孔、螺栓孔等部位熱節(jié)處凝固時無后補鐵水進行補縮，導致鑄件產生縮孔、縮松缺陷（見圖2）。

圖2 縮孔缺陷分布

2.1.2 解決方法

（1）在氣門導管孔的部位放置?25mm×60mm圓鋼冷鐵，在排氣道上部導管孔內預置?8mm 內冷鐵，噴油器孔芯由普通覆膜砂改為用蓄熱系數(shù)較高的鉻鐵礦砂制作、噴油孔由石墨改為鉻鐵礦覆砂冷鐵，加快此部位熱節(jié)的冷卻速度，使其石墨化膨脹提前。

（2）?25mm 螺栓孔部位設置鉻鐵礦覆砂冷鐵，覆砂層控制在6mm～8mm。

（3）進氣管法蘭內澆口邊緣設置外冷鐵，加快熱量的傳遞。

2.2 氣孔缺陷分析及解決方法

2.2.1 原因分析

該型氣缸蓋結構特殊、集成度較高，生產工藝較復雜，砂芯數(shù)量多達27 個，且內腔砂芯均為熱芯盒覆膜砂制作，在鐵水澆注時受熱產生大量氣體無法完全排出型腔，侵入型腔內形成氣孔缺陷（見圖3）。

圖3 氣孔缺陷分布

2.2.2 解決方法

（1）噴油器孔砂芯浸涂燒干后進行低溫烘烤，烘烤溫度設定在180℃，烘烤時間為4h，減少砂芯發(fā)氣量。

（2）各覆膜砂芯下芯前在芯頭處鉆出通氣孔，并將通氣孔引出鑄型外。

3 方案實施及效果驗證

3.1 方案實施

按照既定方案進行生產準備，由于噴油器孔芯是熱芯盒覆膜砂制作，射砂和起模由機械自動化完成，故設置的冷鐵均需在芯盒內進行定位且冷鐵上需加工出增加芯砂附著力的凹槽，防止制芯時冷鐵移位、脫落。為此專門設計了冷鐵并進行了加工以保證砂芯質量。生產準備完成后進行了首次試驗，并對措施的落實情況進行了檢查（見圖4）。

圖4 方案實施

3.2 效果驗證

按照制定的方案首次試驗20 件氣缸蓋，經清理好鑄件表面質量良好，未見氣孔缺陷，隨機抽檢1 件進行實物剖切，未見縮松、縮孔缺陷（見圖5），鑄件質量完全符合產品技術要求。

圖5 實物剖切

截止目前按照該方案生產氣缸蓋400 件，產生廢品8 件，成品率為95%。

4 結論

結構復雜、內部質量要求高的鑄件，在結構受限無法采取直接補縮措施時，通過特種砂配合冷鐵工藝能夠加快局部熱節(jié)的冷卻速度，消除縮孔和縮松，有效解決熱節(jié)部位縮孔、縮松缺陷。