传动轴箱体铸件缺陷分析与防止

黄 政，谢寨川

（重庆大江信达车辆股份有限公司铸造公司，重庆 401321）

传动轴箱体铸件缺陷分析与防止

黄 政，谢寨川

（重庆大江信达车辆股份有限公司铸造公司，重庆 401321）

针对传动轴箱体铸件的缩松、气孔、尺寸偏差等缺陷问题，分析其产生的原因，通过改变内浇道设置，调整铁液的CE量，局部补刷激冷涂料，同时下芯时增加样板检查等措施，较好地解决了上述缺陷。

箱体铸件；缩松；气孔；尺寸偏差；铸造工艺

重庆大江信达车辆股份有限公司生产的传动轴箱体铸件，其外形近似于回转体（图1），但铸件两端尺寸差异大，大端直径215mm，小端直径只有75mm，铸件长度为260mm，重量8.5kg，材质为HT250，铸件壁厚偏差较大，局部热节较多。由于铸件要进行气密性检查，所以要求铸件的力学性能好，组织致密，内部不允许有影响铸件密实度的铸造缺陷。

1 原生产工艺及质量状况

1.1 原工艺简介

生产线为湿型砂气冲造型生产线，砂箱内口尺寸为1200mm×800mm×（350/350）mm。为了提高生产效率，降低成本，我们设计时采用了一型八件的工艺方案。

由于中注式浇注系统具有充型平稳，铁液对砂芯的浮力较小，抗气孔、夹渣能力强，抗缩松（孔）、渗漏能力强的特点[1]，同时结合现有生产线为水平分型的情况，选用了中注式卧式浇注系统。为了缩短横浇道，提高工艺出品率，将内浇口设置在铸件大端的分型面上；为了保证充型平稳，每件分别设置了2个内浇口，位于铸件大端面法兰处；同时为了尽可能减少孤立热节，将两个凸台设置在下箱面。由于砂芯均使用覆膜砂制芯，发气量较大，为了减少砂芯的发气量，在工艺设计时，对砂芯进行了减空，并在砂芯的芯头上设置了排气通道，便于砂芯产生的气体及时排出。原工艺见图2所示。

1.2 存在的问题

在进行批量生产时发现，铸件缩松、气孔和砂芯旋转缺陷较多，严重地影响了产品质量。通过统计分析，发现缺陷产生的部位有一定的规律性，气孔主要集中在铸件中间平面部位，缩松集中在铸件小端的支撑面，缩松面积约2mm×3mm，深度约1mm（见图 3）。

2 缺陷原因分析

2.1 缩松缺陷产生的原因

缩松缺陷一般都产生在一些孤立的热节部位，而本产品出现的缩松部位相对于相邻部位比较厚大，缺少补缩通道，因此产生疏松的倾向和可能性较大；同时该部位远离内浇口，铁液流程较长，铁液温度下降较多，铁液凝固时没有足够铁液补充，造成铸件在该部位产生缩松缺陷。

2.2 气孔缺陷产生的原因

箱体类铸件的气孔大多数是侵入性气孔，根据气孔产生的部位，分析认为主要是由于原工艺设置了两道内浇口，浇注时铁液在铸件相对大的平面部位汇流，前期的冷铁液不能通过溢流冒口顺利排出，增大了该部位气孔产生的几率，致使在浇注过程中型内的气体不能及时排出铸型外，形成气孔。

预防侵入性气孔一般采取控制型（芯）造型材料的发气量，设计合理的排气系统和合理的浇注系统来解决[2]。

通过提高浇注温度可以延长铁液凝固时间，有利于已侵入的气体能在铁液未形成硬壳前溢出[3]，可以减少气孔发生的几率；但提高浇注温度，铁液收缩倾向将增大，现铸件已出现疏松缺陷，因此该产品不能采用提高浇注温度来解决气孔缺陷。

综合以上分析，认为只有通过设置合理的浇注系统，尽量使铁液平稳充填，避免铁液在铸件型腔内汇流的方法来解决气孔问题，才是可行的方法。

2.3 尺寸偏差缺陷产生的原因

由于铸型为湿型砂，为了保证吃砂量，芯头设置得较短，虽然在两端芯头的下箱各设置了一个小平台进行定位，但接触面较小，在手工下芯时，砂芯不易精确下到位，同时下芯后肉眼不好检查，致使砂芯旋转不能及时发现，造成产品报废。

3 工艺改进

根据分析，决定采取以下工艺改进措施：

（1）改进内浇口设置

为了避免浇注时铁液在铸件中间大平面部位汇流、减短铁液在铸件内的流程、避免末端铁液温度偏低，将内浇口从大端面改在铸件的侧面中间部位；同时，为了保证型腔内气体的流向顺畅有序，将大平面上的两个出气棒改为一个出气棒，设置在内浇口中间对应位置，出气棒直径由6mm改为10mm。根据均衡凝固理论原则，铸件浇冒口不能设计在铸件热节部位，但应靠近热节部位[4]，该铸件中间部位壁厚最小，因此将内浇口设置在该部位，也可以降低小端面热节部位的缩松倾向（见图4）。

（2）调整 CE 量和 w（Si）/w（C）

通过提高CE量，可以减少铁液收缩倾向，减少缩松，但 w（C）和 w（Si）量也不是越高越好，太高时也会导致疏松引起的渗漏增加；w（Si）/w（C）增大，缩松缺陷也会加大；孕育剂量过大，铸件极易产生晶间缩松，孕育剂加入量一般控制在0.6%以下[5]。

由于该产品采用的是低合金铸铁，经过孕育处理后达到HT250牌号的要求，因此原工艺控制的CE 量较高，为 4.0%～4.1%。过高的 w（C）和 w（Si）量，容易导致在铸件充型的末端热节部位出现缩松缺陷，因此决定对化学成分进行调整：将CE量由4.0%～4.1%降低为 3.9%～4.0%，并将 w（Si）/w（C）控制在≤0.6，同时将Mn、Cr等阻碍石墨化元素和反石墨化元素控制在客户要求的中下限，以减少缩松倾向；为了防止孕育过量，将孕育剂加入量控制在0.4%～0.45%。

（3）改进铸件结构

由于出现缩松的热节部位的内腔要进行加工，为了减小该部位的热节，我们调整了加工余量，将加工余量由3mm调低到1.5mm。

（4）加强局部冷却

对热节部位加强局部冷却的方法有冷铁、冷却片（针）、激冷涂料等。由于采用机械化造型，不便于冷铁的安放和回收，因此不宜采用冷铁来解决缩松缺陷。而该部位处于铁液充填的末端部位，在该部位涂刷激冷涂料后，铁液不会对该部位涂料层过度冲刷，因此我们决定采取局部涂刷激冷涂料的方式，来解决缩松缺陷。

为了避免该部位过冷度过大，造成加工困难的问题，我们在制芯时，先整体浸涂水基石墨涂料，再在该部位涂刷锆英涂料，提高该处铁液冷却速度，减少缩松倾向，具体见图5。

（5）增设下芯检查样板

为了解决砂芯在下芯过程中旋转造成的尺寸偏差问题，我们制作了一个1000mm×20mm×60mm的平直木样板，利用型腔中各砂芯上部平直面在一个水平面的原理，对砂芯进行检查，防止砂芯旋转造成尺寸偏差。

采取以上几项工艺措施后，通过生产验证，缩松、气孔、尺寸偏差等铸造缺陷均得到有效解决，达到了预期的效果。

4 结束语

对于两端尺寸差异较大的铸件，在进行工艺设计时，应尽可能避免铁液在铸件型腔内汇流；同时选用合适的CE量，加强热节部位的局部冷却，可避免铸件产生缩松、气孔；此外，手工下芯时设制简易、有效的样板进行检查，可以杜绝尺寸偏差缺陷。

[1]黄政.汽车发动机缸体的铸造工艺[J].铸造，2008（10）：1078～1080.

[2]康宽滋.缸体铸造工艺.现代铸铁[J]，2007（5）：13～17.

[3]刘绍忠.液压泵壳体气孔缺陷产生原因与防止措施[J].铸造技术，2007（7）：1002～1004.

[4]魏兵，袁森，张卫华.铸件均衡凝固技术及其应用[M].北京：机械工业出版社，1998.

[5]李连杰，韩振中.缸体缸盖铸件缩松缺陷的产生及防止[J].现代铸铁，2010（4）：63～66.

Defects Analysis and Preventation Measures of Gear Box

HUANG Zheng，XIE ZhaiChuan
（Foundry Branch Chongqing Dajiang Xinda Vehicle Co.Ltd.，Chongqing 401321，Chongqing China）

To the defects such as shrinkage porosity，gas cavity and dimensional variation with the gear box，upon analysis of cause，by changing the gate runner institution，adjusting the CE quantities of liquid iron，rebrushing the chill coating with some areas，and increasing the templates for inspecting when coring up，the above defects have been resolved.

Gear box；Shrinkage porosity；Gas cavity；Dimensional variation；Casting process

TG245;

A；

1006－9658（2012）01－3

2011－08－31

2011－125

黄政（1967-），男，工程师，现主要从事铸造工艺设计方面的工作