柴油机气缸体渗漏缺陷形成机制及控制

作     者：伍启华 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：闵光辉;孙志扬

授予年度：2010年

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：气缸体 渗漏缺陷 浇注系统 DOE试验 Pro cast 

摘      要：本单位主要生产某柴油机气缸体、气缸盖、齿轮室及飞轮铸件毛坯。经过多年的运行,各种产品质量比较稳定,但是也存在一些质量问题有待进一步分析改进。本课题研究的气缸体铸件主要缺陷有渗漏、砂眼、气孔、损伤、夹渣等,其中气缸体渗漏问题一直是该铸件主要的缺陷之一,统计2008年的渗漏率平均为1.05%左右,超出该铸件的综合废品率1.83%的一半以上。由于渗漏缺陷只能在气缸体加工完毕进行渗漏试验时才能发现,所以带来的废品损失巨大,是本单位质量改进工作的重点课题之一。 本文结合生产实际现状,针对不同部位发生的渗漏缺陷进行认真分析,并结合Pro cast模拟软件查找渗漏发生的原因,发现导致气缸体渗漏的主要原因为夹杂物贯穿缸壁、挺杆孔缩松以及铸件两端的砂芯披缝造成的。基于以上分析,本文从冲天炉-电炉双联熔炼工艺优化方面,主要从废钢加入量、热风温度、送风量及出炉温度等方面来研究分析,经过试验得出,废钢加入量在60-67.5%之间,出炉温度控制在1500℃以上为最佳的铁水熔炼要求,使得铁水中杂质含量最少,铁水净化效果最佳。浇注系统优化改进方面,主要从增加过滤器设计、优化改进横浇道和内浇道的设计等方面研究,最大程度的保证浇注系统的撇渣能力和补缩能力,起到进一步净化铁水的作用,另外补缩能力的增强有效解决因缩松缺陷引起的渗漏。铸件结构的优化改进方面,主要研究容易发生渗漏缺陷部位结构的改进,该部位主要为挺杆芯和水套芯形成的缸壁,铸件在凝固收缩时因设计和实际收缩存在一定的差异,造成两端缸壁壁厚明显小于理论的7mm,造成该部位更容易被夹杂物贯穿导致渗漏,解决方法是修改此部位的挺杆芯芯盒工装,修正、解决这一因凝固收缩造成的铸件壁厚不均匀现象。根据这几个方面的研究制定详细的改善措施,并进行试验实施改善。同时在试验改进期间使用先进的DOE试验设计方法设计试验,运用Pro cast模拟软件模拟该气缸体浇注冷却凝固过程,对各种试验及统计数据采用专业Minitab软件进行分析等。根据试验情况,制定了改进措施实施改善,并验证改善效果,并将各种改善措施固化下来,纳入作业指导书中,指导实际生产。 最后,经过努力终于将该气缸体渗漏缺陷降低至0.8%左右,改善效果明显,为企业降低了大量的废品损失。同时,本课题的研究过程中采取的各种分析思路和解决问题的措施为灰铸铁气缸体铸件解决渗漏缺陷提供了具有较大参考价值。