船用柴油機主軸承蓋鑄件的質量控制

高振博

廣西玉林達業機械配件有限公司 廣西玉林 537000

1 影響船用柴油機主軸承蓋鑄件質量的因素

主軸承蓋屬于厚實類球鐵鑄件，球墨鑄鐵屬于內生-糊狀凝固，凝固時析出石墨，有自補縮能力，但球墨鑄鐵液態收縮大，凝固外殼較薄弱，在二次膨脹時在石墨化膨脹力作用下使外殼膨脹，松弛了內部壓力，若補縮液量不足或冒口頸模數設置不當，則容易在鑄件熱節處形成縮孔和縮松。

縮孔、縮松缺陷出現在鑄件中上部，也是鑄件的厚大部位。球墨鑄鐵為糊狀凝固，凝固時析出石墨，有自補縮能力，但球墨鑄鐵液態收縮大，凝固外殼較薄弱，二次膨脹時在石墨化膨脹力作用下使外殼膨脹，松弛了內部壓力，若補縮鐵液量不足或冒口頸模數設置不當，則容易在鑄件熱節處形成縮孔、縮松。探傷缺陷多判為裂紋，從鑄件裂紋處取樣做顯微組織檢查，發現磁粉探傷顯示的不是真正的裂紋，而是由于鑄件局部非金屬夾雜物（如漂浮的石墨、氧化渣等）聚集造成鑄件表面導磁性不同而形成貌似裂紋的磁粉堆積[1]。由于采用木模手工造型，砂型緊實度低及涂料涂刷不到位等操作原因，導致鑄件局部出現粘砂。某企業在兩年的時間里一共生產了主軸承蓋產品468 件，在這當中質量情況統計如表1 所示。通過分析發現，工藝類鑄造缺陷占到全部鑄造質量問題的74%。

以下主要從人、機、料、法、環、測六方面對問題點進行歸納：

（1）人為原因：工藝文件、作業指導書、技術標準、技術通知等工藝措施的有效執行和落實。標準化、規范化作業，記錄真實填寫，異常問題及時反饋，工藝紀律嚴格遵守。

（2）設備狀態：全面梳理熔煉、造型、檢測等設備的穩定性和使用精度以滿足使用要求，并加強使用過程監測。

（3）鑄造原材料：鑄造過程中加入的原材料潔凈度不好，導致鋼水脫氧不良，造成廢品。

（4）鑄造工藝及鑄造過程控制：結合生產，發現該產品的鑄造工藝復雜、冒口大，工藝出品率低；造型過程中，由于冷鐵的大量應用，造型效率低，生產時過程控制效果差，工序流程不合理，控制文件不健全。

（5）環境狀況溫度、粉塵：找出規律，制定措施，進行控制。

（6）測量：無損檢測標準及檢測過程校準存在不足，部分人員無證操作。

綜上分析，將人、機、法、測識別為影響主軸承蓋關鍵質量特性的重要因子，其中“人”：作為一切要求及動作的執行者，其基本的操作技能、對工藝文件及相關要求的掌握執行、對設備熟悉程度、良好作業習慣的養成等內容均關乎工件質量的控制，重中之重。“機”：設備狀況、工裝的運用是保證工件制造性能的基礎、必備條件?！胺ā保喊ㄨT造工藝的設計和優化，作業指導書的完善和檢驗規范的建立，關系到產品質量穩定及能否有效保證?！皽y”：主要是無損檢測人員檢測的準確性有待提高，檢驗的標準把握不一致等造成廢品。結合前期的缺陷統計，最終確定鑄造工藝和操作規范的建立作為本次改進的關鍵因素。

表1 主軸承蓋缺陷統計分析表

2 船用柴油機主軸承蓋鑄件的質量控制

2.1 調整澆注系統

澆注系統要保證金屬液平穩充型，避免直接沖刷型壁和型芯，減少氣體卷入，阻擋夾雜物進入。考慮到球墨鑄鐵材料易氧化以及擋渣的需要，內澆道改由鑄件的下端面注入，確保充型平穩，過濾網也從澆口杯下移至橫澆道中，增強澆注系統的擋渣、溢渣能力[2]。

2.2 調整澆注溫度

澆注溫度過低，鐵液流動性差，在澆注過程中產生的氧化夾渣不易上浮和溢流出去。澆注溫度過高，將增加鑄件液態收縮性和型壁的熱負荷，并可能引起型壁位移，產生機械粘砂。因此，將澆注溫度調整為1360～1380℃。

2.3 調整冷鐵數量和位置

球墨鑄鐵件具有糊狀凝固特性，易產生縮松。在鑄件瓦面中部，調整了冷鐵的尺寸，增強了激冷效果；在兩端的厚大熱節處增加冷鐵，調整溫度場，防止局部過熱，減少縮孔、縮松缺陷。

2.4 改進冒口

冒口補縮鑄件的液態收縮，在鑄件凝固造成的體積收縮大于析出石墨產生的體積膨脹時，要保證冒口頸通暢，使冒口內有足夠可補充的鐵液。通過重新校核鑄件熱節處、冒口模數，冒口、冒口頸尺寸改為φ180mm、φ80mm，保證液態補縮量及補縮通道暢通；壓邊冒口的尺寸也進行適當地調整，有利于鑄件凝固時鐵液的適時補充，二次石墨膨脹大于凝固收縮，冒口頸及時凝固，從而保證內部膨脹壓力的有效利用，生產出組織致密的鑄件。

采用上述方法改進主軸承蓋質量，小批量生產20 件，結果如下：產品化學成分合格；產品機械性能全部合格；氣孔、縮松等鑄造缺陷消除，產品MT（磁粉探傷）、UT（超聲探傷）檢測合格；產品出品率由55%提高到63%以上，每件鐵水節約200 元以上；產品綜合合格率達98%以上。

3 結語

為更好地控制主軸承蓋質量的產品質量，就需要在生產前加強對工藝文件和相關工藝操作規范進行編制，認真講解工藝的操作要點、注意事項，讓其完全理解并最終服務于生產。該企業工藝確定后共生產艦船用柴油機主軸承蓋168 件，產品質量穩定，檢驗合格率100%，產品綜合合格率達98%，得到了部隊的高度評價，并且出品率提高，降低了生產成本，提高了生產效率[3]。