鑄件清理損傷原因及措施

劉 躍，韓 強(qiáng)，時 曉，楊恒遠(yuǎn)，王文明，王曉麗

（濰柴重機(jī)股份有限公司 大缸徑材料成型中心，山東濰坊 261001）

鑄件清理過程由于機(jī)械損傷造成不合格品，不僅導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，而且降低生產(chǎn)效率，鑄件損傷與我廠提出打造“高品質(zhì)、高質(zhì)量、高附加值”鑄件的戰(zhàn)略相悖，因此降低鑄件損傷率，符合我廠戰(zhàn)略發(fā)展。清理損傷乍一看會歸結(jié)為清理工序的責(zé)任，實則從鑄件設(shè)計到造型澆注已經(jīng)開始對鑄件損傷產(chǎn)生影響。本文從清理流程為出發(fā)點，綜合分析鑄件損傷的原因以及特點，并從鑄件設(shè)計、造型、清理三方面提出解決措施。

1 鑄件清理流程

我廠鑄件經(jīng)澆注凝固并冷卻到一定溫度后需進(jìn)入到清理車間執(zhí)行清理工藝,清理流程如下所示：打箱→微震→粗清→熱處理→拋丸→精清→檢驗→拋丸→噴漆→入庫。由于我廠生產(chǎn)鑄件重量大部分在500kg 以上，部分鑄件甚至達(dá)11t，從而導(dǎo)致鑄件清理自動化程度較低，導(dǎo)致鑄件清理流程人工介入大，不可控因素較多，相應(yīng)的也增加了預(yù)防鑄件損傷的難度。

2 鑄件損傷類型、特征

2.1 損傷類型

我廠鑄件清理流程及人工操作較多的特點，決定了鑄件在不同過程均會出現(xiàn)鑄件損傷，鑄件損傷主要類型有：熱損傷、磕碰、振裂、粗清機(jī)械損傷、澆冒口帶肉、精清機(jī)械損傷。

2.2 損傷特征

2.2.1 熱損傷

指鑄件在落砂床打箱時，由于鑄件尚存較高溫度，此時若鑄件與落砂床接觸，由于落砂時振動、沖擊力較高，鑄件將會受力變形造成鑄件實際尺寸、形貌脫離理論設(shè)計尺寸、形貌或造成機(jī)械損傷的一種缺陷[1]。多發(fā)生在落砂設(shè)備柵床與鑄件接觸表面凸臺、棱角等凸出部位。

2.2.2 磕碰

指鑄件吊運(yùn)、翻轉(zhuǎn)過程中，鑄件與鑄件磕碰、鑄件與平板車磕碰、鑄件與清理操作臺磕碰造成的鑄件局部缺失的一種缺陷，如圖1 所示。此類缺陷可發(fā)生在鑄件清理全流程中，多發(fā)生在鑄件凸出位置與鑄件外表面邊棱處，如螺栓孔搭子、加強(qiáng)筋、鑄件側(cè)面邊棱處等。

圖1 磕碰損傷

2.2.3 振裂

指鑄件在微震設(shè)備上微震落砂時，由于微震設(shè)備柵床上存在冷鐵、披縫鐵或鑄件在柵床上擺放不平整，導(dǎo)致鑄件與冷鐵、披縫鐵或鑄件與柵床發(fā)生沖擊，從而造成機(jī)械損傷的一種缺陷，如圖2所示，多發(fā)生在微震設(shè)備柵床與鑄件接觸面邊棱處。

圖2 振裂損傷

2.2.4 粗清機(jī)械損傷

指鑄件粗清階段產(chǎn)生的損失。此類損傷產(chǎn)生的原因具體包括兩大類：第一類是粗清時操作者使用大錘清理鑄件披縫時，由于操作失誤錘擊鑄件本體，導(dǎo)致鑄件損傷，如圖3a 所示；第二類是由于造型組芯、研箱時分芯面、分型面間隙過大，導(dǎo)致澆注后，鑄件披縫過厚，從而粗清時易形成帶肉缺陷，如圖3b 所示。

圖3 粗清機(jī)械損傷

2.2.5 澆冒口帶肉

指鑄件由于澆道、冒口截面過大、與鑄件本體連接處無縮頸或縮頸尺寸太大，圓角過小，導(dǎo)致鑄件粗清時造成的損傷[3]，如圖4a、b 所示。此類損傷多發(fā)生在澆道、冒口與鑄件本體連接處。比如采用插拔式氣眼針造型時，出氣冒口尺寸不可控概率增大，易出現(xiàn)出氣冒口與螺栓孔搭子尺寸接近情況，粗清時易造成帶肉損傷。對于大型鑄件由于型砂重量較大，鑄件打箱時澆注系統(tǒng)、冒口可能會被型砂壓落到落砂床上，若鑄件澆注系統(tǒng)、冒口設(shè)計不合理，則此時就會產(chǎn)生損傷。

圖4 澆冒口帶肉

2.2.6 精清機(jī)械損傷

指鑄件精清階段產(chǎn)生的機(jī)械損傷。此類損失產(chǎn)生原因具體包過以下兩類：（1）操作者操作失誤導(dǎo)致鑄件損傷，如圖5a 所示。（2）精清方式不當(dāng)導(dǎo)致的鑄件損傷。此類問題多發(fā)生在澆注系統(tǒng)、冒口等處，如圖5b 所示。

圖5 精清機(jī)械損傷

3 防止鑄件損傷措施

3.1 提升操作者質(zhì)量意識

分析鑄件損傷過程可以發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)一部分鑄件損傷是由于操作者粗心失誤導(dǎo)致，所以提升操作者質(zhì)量意識對于提升質(zhì)量來說是必不可少的環(huán)節(jié)。具體措施包括以下幾方面：

通過質(zhì)量知識卡片、質(zhì)量警示卡片在提高操作者質(zhì)量知識的同時提高其質(zhì)量意識。

每月對操作者進(jìn)行質(zhì)量測試，進(jìn)一步鞏固質(zhì)量知識、案例。

舉辦技能比武大賽，通過比賽的形式提高大家對待工作精益求精的意識，不斷提高清理技能水平。

3.2 優(yōu)化清理方式

對于粗清：（1）由于包砂的存在會改變澆道、冒口薄弱截面位置，易造成帶肉損傷，所以粗清前清除厚大披縫、澆道、冒口周圍包砂；（2）明確澆道、冒口敲擊方向——朝向鑄件本體，盡可能減少鑄件損傷；（3）改變切割方式（等離子切割）[4]：結(jié)構(gòu)上不能進(jìn)行優(yōu)化的粗大的澆注系統(tǒng)、冒口等，引入等離子切割代替焊條切割，如圖6a 所示。引入等離子切割后，清理效率大大提高，同時鑄件因澆注系統(tǒng)、冒口等造成的損傷大大降低。值得注意的是，等離子切割位置至少距離鑄件本體大于5cm，否則極易造成鑄件本體損傷。

對于精清：對于易造成精清損傷部位，制作專用工具，如圖6b 所示。

圖6 清理方式優(yōu)化

3.3 優(yōu)化澆冒口結(jié)構(gòu)與造型過程

（1）在粗大澆道、粗大冒口處設(shè)置易砸槽，如圖7a 所示；例如，在鑄件型板冒口位置處放置木質(zhì)貼片，在澆注時形成易砸槽；（2）改變氣眼針放置方式：將插拔式氣眼針，更改為固定式，避免人工放置與拔出氣眼針過程中，氣眼針尺寸發(fā)生變化，導(dǎo)致氣眼針尺寸與螺栓搭子尺寸接近，如圖7b 所示；（3）優(yōu)化組芯過程：組芯時使用組芯胎具，統(tǒng)一砂芯之間的配合，降低砂芯之間的間隙，從而減小披縫，降低機(jī)械損傷幾率，如圖7c 所示。

圖7 鑄件結(jié)構(gòu)與造型過程改進(jìn)

4 結(jié)論

（1）清理質(zhì)量的提升一方面依靠清理方法、清理工具的改進(jìn)，另一方面更依靠清理操作者的質(zhì)量意識與責(zé)任意識。

（2）鑄件清理時發(fā)生的損傷一部分可以歸結(jié)于操作者誤操作導(dǎo)致，但絕大多數(shù)要歸結(jié)于鑄件設(shè)計與造型過程。當(dāng)設(shè)計與造型時提前規(guī)避可能造成清理損傷的點，則鑄件清理損傷率將大大降低。

（3）采用多種清理方式相結(jié)合，可以最大可能降低鑄件機(jī)械損傷，比如大錘、等離子切割、鋸割相結(jié)合清理厚大披縫、澆道、冒口。