轉向節端蓋產品質量攻關

蔣春霞，曾金峰

（廣東省韶鑄集團有限公司，廣東韶關 512031）

1 簡介

以下轉向節端蓋產品是德國公司開發的產品，用于重型卡車裝配，產品結構復雜，周身加工后焊接在橋殼的兩端，原來是采用鋼板組裝焊接的方式，如圖1所示。這種方式成本高，效率低，加之產品需求量有所增長，所以想和我公司聯合開發改成鑄件，這樣可以降低成本，節省時間，減少人力投入。兩種鑄件產品的結構如圖3和圖4。

研究鑄件結構，在滿足客戶使用強度和裝配的基礎上使鑄件的結構更有利于鑄造過程的實施。由于產品結構復雜，轉角結合面較多，因此我們選用呋喃樹脂寶珠砂造型和制芯。因為寶珠砂是球狀中性砂，熱膨脹小，不易產生裂紋及其他膨脹類缺陷，而且可以確保內腔的芯砂潰散性好，容易脫落，降低后續清理的工作。

產品的材質是GS24Mn6V[1]，化學成分為：C:0.20% ～0.25% ；Si≤0.6% ；Mn：1.5% ～1.8% ；P ≤0.02%；S≤0.015%。產品要求調質處理，機械性能要求：抗拉強度 610～800MPa，屈服強度＞450MPa，延伸率＞18%，沖擊韌性（－20℃）＞15J/cm2。 產品要求100%周身熒光磁粉探傷無裂紋，產品周身超聲波探傷標準ASTM A609 2級并且加工表面不允許有缺陷[2]。由于產品P，S含量要求嚴格控制，而且要求做本體機械性能檢測，因此冶煉的過程需要嚴格控制鋼水的夾雜物含量及合金的氧化度和吸氣量。

圖1 焊接件圖片

圖2 鑄件產品照片

圖3 左轉向節端蓋

圖4 右轉向節端蓋

2 生產及加工過程存在的問題

（1）鑄造工藝設計補縮的位置多，但超聲波探傷檢查和加工后時常會發現內部缺陷。

（2）該產品安裝的配合面較多，產品裝夾和定位面要求穩定性好，因此對產品尺寸的一致性要求很高，也對鑄造工藝模具的設計及手工造型操作過程的質量控制帶來很大難度。

（3）前期生產的轉向節端蓋產品在德國公司加工后，存在的質量問題如下：

1）左轉向節端蓋側面的凸臺位置超聲波探傷和加工后的缺陷率較高并且深淺不一，如圖5所示。

2）左轉向節端蓋頭部環形位置氣縮孔，如圖6所示。

3）左頂部條形位置加工后缺陷，如圖7所示。

4）客戶反饋毛坯裝夾定位基準的問題，如圖8和圖9所示。

圖5 左轉向節端蓋凸臺加工后

圖6 左轉向節端蓋氣縮孔缺陷

3 原因分析

（1）左轉向節端蓋凸臺位置，由于產品左右結構不對稱，有凸臺一側的底部存在一塊厚板，不利于外側凸臺位置的補縮[3]，如圖9和圖10所示。

（2）氣縮孔產生的原因是環形位置與其他部位不連貫，在鋼水充型過程中無法排出型腔中的氣體，導致型內壓力增大，無法充滿鋼水。

（3）條形位置的頂部未能直接延長至四方臺開口位置，導致條形頂部位置通道不順暢。

（4）左轉向節端蓋加工定位點不平是由于此位置放置外冷鐵，所以外觀形狀不整。右轉向節端蓋是由于拔模斜度的存在導致夾緊和定位的兩個面不平行，實際存在拔模角。兩種產品的夾緊面有高低不平均是因為手工造型，手工配模合箱不穩定所致。

圖7 左轉向節端蓋條形位置加工后缺陷

圖8 右轉向節端蓋裝夾位置不平

圖9 有凸臺一側的內腔形狀

圖10 無凸臺一側的內腔形狀

（5）現場操作缺少圖文并茂的作業指導，導致操作人員操作過程有差別，質量忽好忽壞，不穩定。對重點控制的加工裝夾定位沒有重點考慮打磨工序的控制。

4 產品結構、工藝、模具改進及生產驗證過程

（1）左轉向節端蓋由于內腔板狀凸起和外側頂部凸臺連接，造成產品熱節過大，冒口補縮不夠。經過與客戶溝通，取消內腔的板狀凸起，減少外側凸臺的熱節，確保冒口能充分補縮外側凸臺位置。經過現場解剖產品及UT過程發現：取消內腔板狀凸起的鑄件，外側凸臺內部質量致密，縮松消失。發給客戶樣品加工未發現此凸臺有缺陷，如圖11所示。

（2）左轉向節端蓋將條形位置延長至四方框頂部，冒口補貼的正下方，使冒口補縮通道[3]順暢，消除條形頂部縮孔。經過解剖和超聲波探傷及客戶現場加工反饋，發現條形位置無缺陷。如圖12和圖13。

圖11 修改后未發現有缺陷

圖12 現場解剖產品

圖13 客戶反饋加工后的產品

（3）通過跟客戶溝通在環形位置頂部增加兩個?15的排氣孔，觀察環形位置的缺陷是否消失。經過鑄件解剖，和客戶加工驗證，增加了排氣孔的產品，氣縮孔消失，鑄件合格。如圖14和圖15所示。

（4）通過修改左轉向節端蓋冷鐵位置和將右轉向節端蓋模具的定位面改成拆活[4]，沒有拔模斜度，從而確保定位及夾緊面的表面平整。通過模具和工藝修改，經過粗加工測量，3處定位基準面厚度尺寸控制在1mm以內，模具修改及現場測量如圖 16、17、18、19 所示。

（5）通過制作現場作業指導書，并培訓各工序操作者[5]，使操作者對產品要求能準確把握。減少客戶加工前對產品的返修和調整。

圖14 現場解剖產品

圖15 客戶反饋加工后的產品

圖16 右轉向節端蓋模具修改前

圖17 右轉向節端蓋模具修改后

圖18 左轉向節端蓋冷鐵位置修改前

圖19 左轉向節端蓋冷鐵位置修改后

（6）經過采取以上的各項措施，左右轉向節端蓋產品得到客戶的認可。同時產品質量得到了很好的控制，也大大降低了各工序的處理成本，提高了生產效率。

5 總結

通過此次質量攻關，我們與客戶相互配合成功開發了端蓋的鑄件產品，把PDCA循環[6]貫穿到整個實施過程，并形成相應文件及制度；使用呋喃樹脂寶珠砂做出的端蓋產品內外表面光潔無裂紋，加工面無砂孔氣孔等缺陷，客戶加工過程尺寸穩定，并且達到了預期的目標，攻關取得了圓滿的成功；與此同時為了鞏固成果，對車間管理人員及現場的操作者進行專題培訓，提高大家的技術水平；為了使質量水平穩步提高，我們將本次質量攻關活動的經驗加以整理歸納，作為以后有關技術規程編制的依據。