CW250气缸体夹渣缺陷分析

（潍柴重机股份有限公司滨海铸造厂，山东潍坊261001）

CW250气缸体夹渣缺陷分析

杨淑欣，徐玉强，刘登峰，徐继柱，张保华

（潍柴重机股份有限公司滨海铸造厂，山东潍坊261001）

CW250气缸体单台重量4.8 t，是大型灰铸铁铸件，由重庆潍柴转移至潍柴重机滨海铸造厂生产。由于两地气候差异及生产工艺的变化，导致气缸体质量出现波动。其中，夹渣缺陷尤为突出。本文针对夹渣缺陷进行了原因分析并提出了解决措施。经过生产验证，彻底解决了CW250气缸体的夹渣问题。

大型铸件；气缸体；夹渣

机体是柴油机的关键零部件，机体铸件质量的好坏直接影响到柴油机的使用性能和生产成本。C W250型机体铸件，是滨海铸造厂最大吨位的灰铁件铸件。6缸系列机体毛坯重4.5 t，8缸系列机体毛坯重达5.7 t，最大外形尺寸3 510 mm×1 421 mm× 1 060 mm.机体材质为H T250，采用C u-C r-M o的合金强化工艺。铁水使用A B P 6 100 k W电炉熔化，表1为原铁水炉料配比，表2为原铁水化学成分，表3原铁水终成分。

表1 CW250机体原铁水炉料配比

表2 CW250机体原铁水化学成分

表3 CW250机体终成分

原铁水用硅钡孕育剂进行孕育处理，孕育剂质量分数在0.2%～0.6%之间。浇口箱拔塞浇注，浇注温度范围：1 380℃～1 400℃，使用硅锆孕育剂进行二次随流孕育，二次随流孕育剂质量分数为0.1%.其机械性能要求:抗拉强度≥224 M P a，布氏硬度170～240；金相组织：A型石墨，片长不低于4级。C W250机体采用卧浇工艺，其工艺简图如图1所示。

图1 CW250机体卧浇工艺简图

该机体2013年从重庆潍柴铸造厂转移至滨海铸造厂进行生产。在重庆地区生产时造型工艺为呋喃树脂工艺，由于当地气候环境湿热，250机体主要缺陷为气孔。转移至滨海铸造厂后，造型工艺改为碱性酚醛树脂工艺，并增加2 h的热风烘型时间，而且潍坊地区气候也较重庆干爽，因此气孔缺陷得到有效控制。但近期连续出现多台250机体瓦口处横螺栓凸台夹渣问题。本文主要对此缺陷产生的原因进行分析，并采取措施进行验证。

1 夹渣缺陷特征及原因分析

1.1 夹渣缺陷特征

从2015年7月份起，C W250机体出现瓦口处横螺栓凸台夹杂物的缺陷，缺陷位置见图2.该缺陷会影响瓦口的装配，夹杂物缺陷详见图3.

图2 CW250机体瓦口装配实物图

图3 CW250机体夹渣缺陷

图4 缺陷位置能谱分析结果

对缺陷部位经超声波清洗后放入电镜观察和进行电镜能谱分析，缺陷处有明显渣的特征，还含有Si O2、Al2O3和K、Na等，应为夹渣缺陷，缺陷位置能谱分析结果如图4所示。

1.2 缺陷原因分析

1）铸件夹渣缺陷的首要原因是铁水不纯净。从C W250机体熔炼工艺分析：C W250机体炉前处理时，将硅钡孕育剂、稀土硅铁、电解铜、铬铁及钼铁加入到浇注包底，电炉1 480℃～1 500℃出铁。在此过程中，孕育及合金材料会出现熔化不良的问题（例如，钼铁的熔点约为1 750℃～1 980℃，在此温度下极难熔化），未熔化的材料随铁水进入型腔形成夹渣缺陷。

2）C W250机体采用卧浇工艺，工艺图如图5所示。假如铁液不纯净，且熔渣密度小于铁液，浮于铁液表面，铁水流经该位置时，熔渣会在此处聚集，本来应该是铸件的地方却成为“集渣包”，形成夹渣缺陷。

3）C W250浇注系统为封闭式浇注系统，由于尺寸问题，浇注系统内未设置过滤片。假如铁水不纯净，横浇道、内浇道阻渣作用有限，熔渣很容易就进入到型腔中形成夹渣缺陷。C W250机体浇注系统见图6.

图5 CW250机体卧浇工艺图

图6 CW250机体浇注系统

2 工艺改进措施

2.1 改进CW250机体熔炼工艺

1）生产C W250机体时，单独熔化一炉铁水，并且不允许用剩余球墨铸铁、蠕墨铸铁原铁水调整成灰铸铁原铁水使用。

2）将难熔的合金材料加入电炉中并升温至1 520℃保温，使合金材料充分熔化。

3）将孕育剂加入方式由包底加入改为随流孕育，保证孕育材料充分熔化。

4）增加出铁后扒渣次数，保证铁液纯净。

2.2 CW250机体浇注系统增加过滤片

考虑到C W250机体横浇道、内浇道布局紧凑，已经不可能再增加过滤片。经过分析，决定在浇口箱与直浇道结合面增加一处过滤片。经过计算，选定合适的过滤片尺寸，过滤片通过面积大于直浇道横截面积（如图7所示），以保持原有的封闭式浇注系统。

图7 增加过滤片示意图

2.3 加大凸台处加工余量

由于浇注工艺及铸件结构的原因，瓦口横螺栓凸台极易出现夹渣缺陷，该问题不能完全避免。只能增加加工余量，有少量夹渣时可通过机械加工将夹渣部位去除。

3 改进工艺后生产情况

对C W250机体熔炼工艺及浇注系统进行改进后，经过半年的生产验证，效果十分明显。截止目前，C W250机体共验证生产20余台，未再出现夹渣缺陷。

4 结论

1）浇注系统的挡渣设计十分关键，封闭式浇注系统虽然有一定的挡渣效果，但是当铁水纯净度差时，挡渣效果并不理想；

2）严格把关铁水纯净度，合理设计孕育剂和合金材料的加入方式，可提高合金吸收率及孕育效果，并有效防止夹渣形成。

［1］中国机械工程学会铸造分会.铸造手册［M］.北京：机械工业出版社，2001.

［2］张玉娟，邢伟，臧加仑.C W250机体卧浇气孔缺陷解决措施探讨［J］.中国铸造装备与技术，2015，（2）:30-33.

Solution of CW250 Cylinder Block Slag Inclusion Defect

YANG Shu-xin，XU Yu-qiang，LIU Deng-feng，XU Ji-zhu，ZHANG Bao-hua
（Weichai Heavy Machinery CO.，LTD.，Weifang Shandong 261001，China）

The large gray cast iron CW250 cylinder block casting weight 4.8 ton.It was produced at Weichai heavy machinery foundry in Chongqing，then in Binhai.The quality fluctuation of the cylinder block appeared due to the climate difference and the change of production process.The slag defect is particularly prominent.In this paper，the reasons for the defect of slag inclusion was analyzed and the solutions were put forward.After production verification，the defects was completely solved.

large casting，cylinder block，slag inclusion

TG245

A

1674-6694（2016）06-0021-03

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.06.007

2016-08-13

杨淑欣（1986-），男，本科，工程师，主要从事铸铁件铸造熔炼工艺研究。