摩托車曲軸箱體壓鑄件的質量改進

唐和雍

摘  要  本文主要針對摩托車左曲軸箱體壓鑄件存在的質量問題,鑄件產生漏氣的缺陷進行分析,查找可能產生缺陷的原因,制定了相應對策,最終找到解決措施,使產品實物質量得到較大改進。

關鍵詞  曲軸箱體  鑄造缺陷   質量改進

1  前言

鑄造是特殊工藝過程,壓鑄件總是存在缺陷,缺陷主要表現為外觀缺陷和內在缺陷。外觀缺陷由鑄造交驗時反映出來,內在缺陷由機加工后反映出來。

漏氣是鑄件的內在缺陷,必須機加后才能發現。左曲軸箱改進前責任良品率為82.57%,浸滲率100%。因為產品漏氣,所以采取浸滲工藝進行挽救,但這樣延長了工序,成本過高,資源浪費嚴重。

2  曲軸箱體的缺陷表現

鑄件缺陷的主要表現是尺寸不合格,多肉,缺肉,流痕,花紋,機械拉傷,碰劃傷,氣孔,縮孔,夾砂,氣泡,裂紋等

2.1  鑄件主要缺陷部位:

圖一  產品結構圖

A1--摞腳孔1漏氣部位; A2--銷孔漏氣部位;A3--電機孔漏氣部位;

C1—端面碰劃傷

B1—放油鏍孔;B2--銷孔;B3--電機孔;D1--摞腳孔2

對鑄件進行分析歸類后發現鑄件漏氣的部位集中在摞腳孔,銷孔,電機孔三個部位。

2.2主因圖分析

利用魚刺圖分析造成廢品的因子

圖二  因果圖

在運用因果圖分析造成廢品的主要因子是模具,壓鑄工藝,工人技能,檢驗標準,班次的影響。

2. 鑄件廢品分類

表一:缺陷分類表:

缺陷分類

A1摞腳孔1漏氣

A2銷孔漏氣

A3電機孔缺肉

C1端面碰劃傷

其它

數量(件)

650

120

24

20

15

運用排列圖尋找影響產品質量的主要缺陷

圖三  缺陷排列圖

從排列圖可以看出目前左曲軸箱體的主要缺陷是摞腳孔1漏氣,占缺陷比例的78.4%,其次是銷孔漏氣,前兩項占總缺陷的92.9%,而其它缺陷比例較小。如果我們解決了前兩項就會達到質量改進目的,那么從這里我們就可以制定我們需要首要解決的問題是鑄件氣孔縮孔造成的漏氣。

3  對策措施

為了找到對策實施的技術支撐,對鑄件缺陷制定統一標準,以利于分析對照,快速準確找到較恰當對策。

表二:鑄件缺陷對策措施表

缺陷種類

產生原因

措施對策

缺陷編號

尺寸不合格

鑄件設計不合理

修改設計

QX1

模具制造不良

模具試制評價細化

QX2

生產中模具老化變形

加強維修保養,增加抽查頻次,建立問題關注點

QX3

壓鑄機剛性差,鎖模力不足

維修或更換設備

QX4

修模尺寸錯誤

建立模具修模確認流程

QX5

出模受力不平衡,鑄件變形

改進出模斜度和分析結構特性

QX6

多肉

模具老化磨損,裂開,斷裂

模具維修,增加抽查頻次

QX7

缺肉

工藝不合理,充填不飽滿

工藝優化,模具改善

QX8

模溫太高,粘模掉肉

模具熱平衡設計改良

QX9

模具裂紋夾肉

焊補或拓寬裂紋

QX10

鑄件清理方法不當

改進模具或改進清理工藝

QX11

流痕花紋

模具溫度過低;工藝參數不良;涂料使用不當

優化工藝,模具澆鑄系統改進,選用涂料及好的使用方法

QX12

縮凹

凝固收縮或氣體引起

改進鑄件結構;澆鑄系統改進;優化工藝;模具熱平衡設計改良

QX13

機械拉傷

出模受力不平衡,斜度過小

負斜度修模,涂料調整

QX14

型芯型壁彎曲或壓傷

修模換型芯

QX15

鑄件,模具設計不合理

調整頂出,更改設計

QX16

粘模拉傷

模具,金屬溫度過高

熱平衡設計,調整金屬溫度

QX17

工藝參數不良

工藝參數優化

QX18

涂料使用不當

正確選用涂料品種及用量

QX19

模具硬度低,表面粗糙

正確選用材料,熱處理,硬度,光潔度

QX20

鋁合金含鐵<0.6%

調整合金成分在要求范圍內

QX21

碰劃傷

操作不當,運轉裝卸粗魯

文明生產

QX22

氣孔

金屬液導入方向不合理

修改內澆口位置,改變金屬液導入方向

QX23

內澆口速度過快,產生噴射

盡量增大內澆口面積,減小充填速度,或降低壓射速度

QX24

正面沖擊型壁產生渦流卷氣

修改內澆口位置避免沖擊型壁

QX25

排氣道堵塞

合理設置排氣道,使其有足夠大的排氣能力

QX26

金屬液含氣量過大

爐料干凈,出氣充分,降低熔煉溫度

QX27

涂料發氣量過大,用量過多

正確選用涂料品種及用量

QX28

鑄件壁厚變化顯著

調整鑄件壁厚,結構合理

QX29

氣泡

卷入氣體

改變內澆口,溢流槽,排氣道;改變充填時間和內澆道速度;提高壓射壓力;在氣孔發生處設置型芯;修改鑄件形狀;正確選用涂料品種及用量

QX30

金屬液含氣量過大

爐料干凈,出氣充分,降低熔煉溫度

QX31

縮孔,縮松

鑄件冷凝過程中內部收縮形成的孔洞或由于金屬液混有氧化物引起

調整鑄件壁厚,結構合理;降低澆注溫度;提高壓射比壓;改變澆注系統,有利于壓力傳遞;防止壓室內紊流及氧化

QX32

裂紋

內應力引起;外部受力;型芯的阻擋

調整鋁材;收力均勻;壓鑄機壓鑄模精度足夠

QX33

硬質點

合金液質量

調整鋁液質量

Q

模具產品改進實施對策及效果

根據以上各種分析手段得到的數據,逐步實施改進,并對試制各批次鑄件進行后工序加工驗證得到每次改進的效果。

圖四   澆鑄系統結構圖

(1)改進方案一:結構類比改進—渣包改進

缺陷:摞腳孔1漏氣占總缺陷的78.4%.

原因:從產品結構上考慮,該產品在同一方向上有兩個摞腳孔,見圖一和圖四.分為A1摞腳孔1和D1摞腳孔2。對比分析摞腳孔1處是內澆口, 摞腳孔2處是渣包,見圖四。摞腳孔2處不漏氣。

措施:摞腳孔1處的內澆口按摞腳孔2處補焊改為渣包。該方案改制較簡單,速度快。參考鑄件缺陷對策措施表之QX30。

效果:經試制200件,漏氣達到90%,和改制前無明顯差異,改制不成功。

(2)改進方案二:漏氣通道改進—鑄件結構改進

分析:摞腳孔1漏氣是因為與放油鏍孔連通,放油鏍孔與箱室連通,箱室內壓力傳遞表現在摞腳孔1漏氣,而摞腳孔2不存在以上關系,故摞腳孔2不存在漏氣。見圖五。B1—放油鏍孔和A1--摞腳孔1的表面鑄態下都有激冷層,其厚度每面在0.2-0.5mm范圍內,鑄件內部組織的晶粒比較粗大,同時氣孔和夾雜物在中心也比較多。當兩處同時加工后氣孔和縮孔在LT處連通就暴露出來,引起鑄件漏氣,利用這一原理,在保證機加工余量的情況下,盡量減少毛坯的加工余量,以保證激冷層不完全被加工破壞。

措施:澆鑄系統改回到方案一之前,放油鏍孔芯子加長預制出通孔,避免靠加工碰穿,銷孔芯子加長達5mm。參考鑄件缺陷對策措施表之QX29,QX30,QX32

效果:經試制100件,漏氣達到42件,其中摞腳孔1處漏氣35件,B2--銷孔漏氣6件,電機孔漏氣1件,和改制前相比有明顯差異,改進有效果。

圖五  放油鏍孔摞腳孔圖

(3)改進方案三:在方案二的基礎上改進銷孔和電機孔—鑄件結構改進

分析:方案二改進后得到了較好效果,根據廢品分類,銷孔漏氣,電機孔漏氣為第二大缺陷,兩處和摞腳孔1漏氣有相同之處,見圖六和圖七。

圖六  銷孔改進圖

圖七  電機孔改進圖

措施:銷孔和電機孔制作為通孔,以減小加工余量,參考鑄件缺陷對策措施表之QX29,QX30,QX32

效果:經試制50件,漏氣達到14件,其中摞腳孔1處漏氣12件,B2--銷孔漏氣1件,電機孔漏氣1件,和方案二相比略有提高。

(4)改進方案四:澆鑄系統的改進—模具結構改進

A1處分析:在圖八中A1摞腳孔1處有內澆口,該處內澆口在封堵澆口改為渣包不成功的情況下證明內澆口的存在有其合理的一面,但應分析其細微結構,讓其發揮作用。見圖九,k-k剖視的內澆口充填示意圖,改進前鋁液水平方向從摞腳孔1的底端進入結果是厚大部分的下端卷氣,在摞腳孔1形成氣孔。

A1處措施:改變充填方向,內澆口向上導入,減小卷氣。參考鑄件缺陷對策措施表之QX23。

A3B1處分析:鋁液高速運動,直接充擊型芯,導致卷氣,見圖九中C視圖。電機孔處內澆口厚達3.5mm,去除澆口時鑄件本體有缺肉現象.

措施:焊補沖擊型芯處內澆口,移動避免直接沖刷。電機孔處內澆口減薄至2.5mm。參考鑄件缺陷對策措施表之QX25。

效果:經試制28件,漏氣達到4件,全部為摞腳孔1處漏氣,與改進前相比有顯著提高。再小批量生產240件,漏氣達到40件,其中摞腳孔1處漏氣34件,B2--銷孔漏氣6件,電機孔無漏氣。

圖八  模具內澆口示意圖

圖九  模具內澆口剖視圖

排氣槽許多地方已壓塌,造成堵塞,見圖四。全部修通,前端厚度0.08mm.保證排氣暢通。參考鑄件缺陷對策措施表之QX26,QX30。

涂料噴涂后未吹干凈就開始壓鑄,導致型腔內積氣。在自動噴涂后人工手工吹壓縮空氣,保證模具型腔內無水汽。參考鑄件缺陷對策措施表之QX28

模具改進產品改進總結:經過對模具結構,澆鑄系統的改進,產品質量得以較大提高,由改進前漏氣率90%降低到17%,該指標和預期目標仍有較大差距,還需要對工藝進行優化實驗。

工藝改進及效果

(1)確定三因子三水平的正交試驗設計。

表三:因子水平表

因子水平表

因     子

1

2

3

A:高速速度開度--kaidu2END

60

65

70

B:高速行程--xinc2END

300

310

330

D:壓射缸背壓--byBACK

60

62

63

(2)采用軟件MINITAB進行正交表設計并實驗

表四:DOE實驗表

kaidu2END

xinc2END

byBACK

標準號

試驗號

合格率

60

300

60

1

8

95

60

310

62

2

7

96

60

330

63

3

2

91

65

300

62

4

6

92

65

310

63

5

4

98

65

330

60

6

9

96

70

300

63

7

5

90

70

310

60

8

3

97

70

330

62

9

1

89

在顯著性水平=0.05的情況下進行顯著性檢驗B:高速行程--xinc2ENDD:壓射缸背壓--byBACK 有顯著性。

圖十  正交實驗主因圖

質量水平為望大特性,從上圖和顯著性檢驗均得出因子組合為A2B2D1。即優化后的壓鑄工藝參數為高速速度開度65%,高速行程310mm,壓射缸背壓60bar。

改進后產品質量跟蹤

通過改進, 連續五個月平均自責良品率為96.44%,漏氣等不良品率為4.66%,見下圖。提高了生產能力,下半年產量也有了大幅度提高。

圖十一  改進后產品質量趨勢圖

從上圖看,漏氣率明顯較改進前有顯著下降。改進后漏氣率穩定在5%左右。

4  結論

經過團隊成員的共同努力,對模具結構進行了全面的改進,機加通孔在鑄件上預制出來,減小鑄件的機加工余量,以保證致密激冷層的存在;澆鑄系統和排溢系統是模具設計的重中之重,任何時尚壓鑄機也難以解決模具自生帶來的問題,如果搞不好質量就難以提高,團隊成員對模具的澆鑄系統進行了改進,取得了較好效果;在工藝參數優化方面運用DOE設計試驗,找到了合理的生產工藝條件。

參考文獻

1.    社團法人,壓力鑄造缺陷.對策案例, 日本鑄造工學會

2.    馬林,六西格瑪管理,中國人民大學出版社

免責聲明:本文僅代表文章作者的個人觀點,與本站無關。其原創性、真實性以及文中陳述文字和內容未經本站證實,對本文以及其中全部或者部分內容文字的真實性、完整性和原創性本站不作任何保證或承諾,請讀者僅作參考,并自行核實相關內容。

http://www.hqucmw.tw/style/images/nopic.gif
我要收藏
贊一個
踩一下
分享到
?
分享
評論
首頁
四川金7乐奖金设置