型砂質(zhì)量對冷激鑄鐵凸輪軸的影響

    合格的鐵水和合格的砂型是獲得穩(wěn)定合格的冷激鑄鐵凸輪軸毛坯的兩個必備條件。我公司主要生產(chǎn)冷激鑄鐵凸輪軸和冷激球鐵凸輪軸，過去產(chǎn)品造型全部使用熱芯盒，型砂采用覆膜砂。2005年底，我公司從國外引進(jìn)了3條潮模砂生產(chǎn)線，開始學(xué)習(xí)使用潮模砂生產(chǎn)冷激凸輪軸毛坯。
    2006年初，我公司試生產(chǎn)一種六缸機(jī)凸輪軸，材料為冷激球鐵，產(chǎn)品性能符合顧客圖紙及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，但是因外觀的砂氣孔以及皮下氣孔等缺陷所引起的廢品很多。針對這種情況，公司于2006年6月份成立了多功能的6∑項(xiàng)目小組。
廢品原因分析
1. 原因分析：針對砂氣孔以及皮下氣孔等缺陷，采用頭腦風(fēng)暴法，最后認(rèn)為型砂性能是導(dǎo)致該類缺陷的主要因素。
2. 數(shù)據(jù)測量：將1～6月份期間型砂性能的數(shù)據(jù)全部收集起來。圖1～5所示為型砂5個性能指標(biāo)與時間的變化趨勢。在生產(chǎn)中應(yīng)用的凸輪軸毛坯主要的缺陷分別為：皮下氣孔、砂氣孔。多功能的6∑項(xiàng)目小組針對缺陷產(chǎn)生的原因以及型砂前6個月的主要性能指標(biāo)圖表進(jìn)行分析，確定主要原因如下：
（1）型砂水分偏高；
（2）型砂的透氣性低，導(dǎo)致在澆注過程中產(chǎn)生的氣體不容易排出，使得型腔內(nèi)氣壓增大，產(chǎn)生氣孔；
（3）型砂在澆注過程中還原性氣體不夠，使得球鐵處理中殘留鎂與水發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣孔；
（4）型砂中含泥量偏高，導(dǎo)致型砂水分偏高。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

改進(jìn)措施
針對產(chǎn)生廢品的原因，項(xiàng)目小組采取了一系列的改進(jìn)措施：
1. 降低型砂的水分。
（1）控制水的加入量。我公司以往混砂主要靠操作工自行控制型砂水的加入量，其他的指標(biāo)也只是靠理化室定期抽檢，因此導(dǎo)致型砂各項(xiàng)指標(biāo)散差增大。針對這種情況，我公司從德國SENSOR CONTORL公司購買了一套型砂在線檢測設(shè)備，首先在混砂機(jī)的舊砂斗上對舊砂水分進(jìn)行檢測，將檢測的結(jié)果反饋給控制中心，控制中心依據(jù)水分的設(shè)定值及總的混砂量，計(jì)算出需要的加水量。另外該套設(shè)備在出砂口對每盤砂抽檢其水分、緊實(shí)率、濕壓強(qiáng)度和砂溫等4項(xiàng)指標(biāo)，如果出現(xiàn)不合格項(xiàng)，該套檢測設(shè)備將不合格的指令反饋給砂處理控制中心，砂處理控制中心就將該盤砂排空，再重新進(jìn)行下盤砂的處理。
（2）降低型砂的含泥量。在砂處理系統(tǒng)中有多處除塵風(fēng)口，通常將六角篩上口的除塵風(fēng)口開到最大，因?yàn)榻?jīng)六角篩處理的舊砂中死灰較高，可利用性不大；而在其他位置的除塵風(fēng)口，則根據(jù)型砂的含泥量調(diào)整其大小。
2. 提高型砂的透氣性。
3. 提高型砂的灼燒減量，增加煤粉的加入量。
4. 針對型砂在線檢測設(shè)備不能檢測到的其他性能指標(biāo)如含泥量、灼燒減量、有效土的含量，公司采用控制圖對其控制跟蹤。經(jīng)過3個月的改進(jìn)，產(chǎn)品內(nèi)部廢品率由立項(xiàng)時的72.13%提高到項(xiàng)目結(jié)束時的86.15%（見圖6），外部廢品由立項(xiàng)時的17.8%降低到項(xiàng)目結(jié)束時的低于1.0%。

圖6

圖7～11所示為改進(jìn)后型砂性能的變化趨勢。

圖7

圖11

控制的措施
1．將改進(jìn)后的型砂參數(shù)文件化；
2．對含泥量、灼燒減量、有效土含量的控制圖建立反應(yīng)機(jī)制；
3．建立矽砂、膨潤土、煤粉每日消耗表以及每日淘汰灰分表，應(yīng)使兩者保持平衡。另外可以通過矽砂、膨潤土、煤粉每日消耗表與混砂設(shè)定值進(jìn)行對比，對混砂機(jī)的稱量秤進(jìn)行校準(zhǔn)。