张昆
丰润区浭阳西大街中材重型机械有限公司 河北省 唐山市 064000
摘要：大型铸件是水泥机械设备的关键核心部件，生产制造周期长、质量要求高、体积重量大、安装施工和更换难度大，一旦在制造或使用过程中出现重大质量问题，就会对整个工程项目的工期以及整条水泥生产线的正常运营造成致命影响。大型铸件的质量检查和控制也就成为质量管理中很重要的一个环节，本文对水泥机械大型铸件常见缺陷及影响因素做了深入分析，并提出针对性的应对和预防措施。
关键词：大型铸件；铸件质量；质量分析；应对措施
引言
随着中国社会经济的不断发展，人们越来越强烈地意识到环境保护的重要性，为了解决铸造车间废气收集处理，控制散排等问题，要求对铸造浇注车间生产环境进行全封闭处理，这样一来，我们浇注车间的工作环境温度相对原来状态来说陡然升高，导致浇注模具的自然散热条件恶化，模具温度居高不下。而影响铸件质量的三大工艺参数中（模具温度、浇注温度、浇注速度），模具温度因为制约铸件的凝固速度，因此，是最关重的一个参数。造成我们产品的质量出现季节性波动，夏季的产品合格率下降，生产成本、质量成本上升。
1水泥机械大型铸件常见质量问题
（1）外观质量不合格。铸件常见外观质量问题主要是多肉缺陷、缺肉缺陷、砂眼、气孔、裂纹、夹渣等肉眼可见的表面缺陷，以及粗糙度不达标问题。（2）机械性能不达标。铸件的机械性能主要检查屈服强度、抗拉强度、冲击韧性、断面收缩率、伸长率等，具体指标在图纸、技术合同、标准规范中都有详细的规定。（3）超声波探伤不合格。超声波探伤常见质量问题有：①探伤表面存在毛刺、粗糙度达不到探伤要求。主要是由于加工过程中进刀量过大，一般要求机加工表面粗糙度应达到Ra≤12.5μm。②铸件局部或大面积晶粒粗大。晶粒粗大的组织可能遍布于铸件整体，也可能发生在铸件的局部区域，其本质上属于冶金缺陷。造成铸件晶粒粗大的影响因素很多，如铸件自身结构和铸造工艺设计、浇冒口系统的设置、型砂胀砂、型芯放热反应、冷铁布置、铸件自身化学成分、浇铸温度过高、冷却速度过慢、热处理不当等原因[2]。铸件中粗大的晶粒、不均匀的组织都会导致超声波产生严重的散射和声能损失，在荧光屏上显示为较强的草状杂波信号，粗糙的铸造表面对声波的散射也会形成草状杂波。另外，如果铸件形状比较复杂，也容易产生轮廓反射回波及延时波。这些干扰信号将会影响对缺陷信号的识别，应注意区别。（4）硬度不合格。常见铸件硬度问题是硬度值偏低或硬度偏差过大。硬度值偏低一般与热处理工艺过程控制有关，硬度偏差过大一般与热处理炉或部件在炉内与其它工件同炉摆放造成受热和冷却不均匀所致。在粗加工阶段一般可通过二次热处理修正，精加工之后发现硬度问题一般无法进一步处理。
2应对措施
2.1工艺改进
先试制一件轴承箱体，对原工艺浇注系统进行改进，浇道截面比更改为ΣF直：ΣF横：ΣF内=1.2：1.5：1[1-8]，内浇道φ30mm陶瓷弯管由原来的10只减少到8只，去除轴承箱轴瓦厚大部位的2只陶瓷弯管浇道，在对应的分型面油池部位增设2个38/40mm×10mm的薄浇道，提高上箱油池部位的温度，防止芯撑熔合不好而形成冷隔缺陷。严格控制浇注温度1340±10℃，浇注时间95s，其余工艺不变。改进后的铸造工艺如图6所示。采用油槽镶嵌芯，制芯时，#5油槽镶嵌芯完全镶嵌入#2芯盒中，油槽镶嵌芯的4个小孔穿入φ12mm圆钢，整体制作树脂砂芯，此工序的关键是保证油槽镶嵌芯完全嵌入#2芯盒的油槽位置。
2.2制订科学的制造工艺规程和质量控制计划，加强全流程控制
供应商应在充分了解客户质量技术要求的前提下，制订科学严谨的铸造、热处理、机加工工艺规程和质量控制计划，明确具体操作要求、质量控制环节、检查要求和内容，加强生产制造的全过程控制，避免事后检查发现不可挽回的质量缺陷造成拒收或报废。必要时，在供应商生产准备阶段，总承包商可对其做进一步的质量技术交底和澄清，在生产制造过程中参与检验控制。质量控制计划应重点规定和明确粗加工状态和精加工状态的各项检查。粗加工状态的检查一般包括：外观检查、尺寸检查、机械性能测试、超声波探伤检查、硬度检查等。精加工状态的检查指铸件最终尺寸加工到设计尺寸时进行的各项查，检查项主要包括：外观检查、粗糙度检查、磁粉探伤检查、硬度检查、尺寸检查等。需要强调的是所有检测仪器和量具在使用前，应进行标定、校验或校正，有计量检定要求的量具需在检定合格期内。
2.3生产验证
（1）铸件弯曲变形检测。工艺改进后，对铸件进行划线检查，铸件上、下平面没有出现弯曲变形，上、下平面机械加工余量均为5mm，符合毛坯图要求，非加工面尺寸符合HB6103CT11铸件尺寸公差要求。（2）铸件疏松、针孔检测。工艺改进后，铸件经X光透视，靠近牛角内浇口处，铸件无疏松缺陷，铸件针孔级别Ⅰ级和Ⅱ级，铸件质量符合QJ3185-2003航天标准[2]的要求。
2.4模具和下芯框的设计
模具的设计要在最终的铸造工艺模拟分析之后，根据实际的模型布局，结合以往类似铸件的设计经验，设置合理的分型间隙、拔模斜度、过渡圆角和工艺补贴等工艺参数，确保所制模具满足大批量铸造生产过程中的造型需求。设计的模具正压板和反压板。为了将制作出来的覆膜砂芯精确的放置到型腔的相应位置，DISA线铸造生产中，下芯框是必备的造型装置。将砂芯分别放置到下芯框固定的位置上，通过在芯槽中设置的真空器将砂芯通过吸附，固定在下芯框中，待正压板（PP）的铸型做出后，下芯框可以将吸附在其上的砂芯一次性的下入正压板铸型中。
2.5深窄槽腔加工策略
除了高精度的大直径交点孔，零件上还存在深窄、不规则槽腔等难加工结构。以零件上的一处深槽腔为例，该处槽口宽度尺寸精度为H11，深度大于100mm，开敞性较差。一般采用U钻钻下刀孔、传统层铣或插铣去除大余量的加工方式，存在加工效率低、震动大、刀具磨损快等问题。本文采用大进给铣刀粗加工及整体硬质合金刀具精铣到位的加工方式，粗加工效率大幅提升，已加工表面纹理均匀，加工过程排屑顺畅、刀具磨损平稳；采用小切深、大进给的切削方式，可有效降低刀具切削力、减少零件振动，参数为Dc=40mm，Vc=50m/min，Fz=0.6mm/z，n=400rpm，F=960mm/min，ae=30mm，ap=0.5mm。加工轨轨迹。
结束语
综上所述，水泥机械设备大型铸件质量问题普遍，影响因素多，控制难度大，需要紧密围绕客户质量需求和工程项目的实际需要，全流程、多维度采取控制和预防措施，多方面协调配合，将质量管理与风险管理有机结合起来，确保项目顺利实施和设备可靠运行。
参考文献
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