摘 要：柴油发动机主要使用的关键零件是曲轴，在使用过程中能够将功率全部输出。如果曲轴出现质量问题将会影响发动机的使用寿命。曲轴质量问题的主要表现方面是缩孔和缩松，严重情况将会造成机器损坏。本文主要研究球铁曲轴铸造生产中产生收缩缺陷的特点，并根据特点分析产生的原因，同时提出相应的解决措施，防止出现更大的问题。

关键词：球墨铸铁 曲轴 收缩缺陷 措施

引 言

发动机在运行过程中主要依靠曲轴将功率全部传输，如果曲轴出现问题，很容易在运行过程中发生断裂现象，从而影响整个发动机的运行，严重情况下会影响发动机的完整性。针对此，根据研究表明，曲轴出现收缩缺陷的主要表现有两个方面，分别是缩孔和缩松。收缩缺陷产生的裂纹将会随着运转一直扩大，进而影响整个机器的运转过程。所以，我们需要对曲轴出现收缩缺陷进行分析，并提出相应的措施解决问题。

一、分析球铁曲轴收缩缺陷的特点

球铁曲轴在铸造生产过程中主要是在最大热节圆处出现缩孔，少数情况在主轴以及连杆轴的连接部位出现，还有在轴径以及平衡块之间的连接处会产生缩孔。此区域会看到明显的缩凹现象，如将铸件切开，会发现中心位置有缩孔缺陷，且影响范围比较大，缺陷效果明显。缩坑以及缩凹经常出现在铸件表面，中心轴线上经常出现缩松等现象[1]。曲轴收缩缺陷的表现形式比较明显，范围比较广，出现的形式种类比较多，有的部位还会出现多种缺陷形式，严重影响使用效果，造成机器的使用效率降低。

曲轴出现断裂现象，对缺口进行检查，明显发现多数断口中会存在缩孔、缩松等收缩缺陷，此种情况被认定为产生裂纹的原因。如果出现收缩缺陷，将会造成发动机曲轴在运行过程中产生裂纹，且裂纹的范围会不断扩大，最终造成曲轴发生断裂的现象，造成重大事故。

二、分析收缩缺陷产生的原因

球墨铸铁件在铸造过程中会存在糊状凝固现象，此情况将会影响铸件的使用效果。曲轴的形状在设计的时候呈现复杂的状况，所产生的热节点比较多，容易影响补缩通道的流畅性。使用同时凝固原则的无冒口铸造工艺，在热节处很容易出现缩孔、缩松缺陷，同时在最后凝固的部位也会出现此种现象。

收缩缺陷产生的主要原因有四个方面，第一个方面主要是铸件中含有的镁以及RE含量过高，因为镁和RE的化学性质能够阻碍石墨化，在反应的过程中生成渗碳体，增加铸件的白口组织。在铸造生产中使用冲天炉熔化铁水，如果铁水发生氧化现象，温度比较低，将会造成镁与RE的含量比较高，这种情况将会严重影响铸件浇注过程中出现缩孔，且缩孔的大小不一致，同时，铸件出现断口的时候会伴随着产生白口组织，严重影响使用效率[2]。第二个方面主要是铁水中含有的碳元素含量比较低，熔化的铁水中碳含量比较低的时候将会影响石墨化的进程，影响其质量问题。如果碳含量在4.3%以下，将会出现严重的后果，铸件中的收缩现象比较明显，同时出现缩孔以及缩松现象，造成铸件的质量不达标，影响使用效果。第三个方面主要是铸件的浇注温度偏高，温度偏高会带来有利的方面，能够提升铁水的流动性，便于快速成型，不会出现凝结现象，同时便于补缩流畅。但是温度过高会造成铁水收缩量增加，这种情况将会很难消除缩孔等收缩缺陷，产生不利影响，造成后期运用出现很多麻烦[3]。第四个方面主要是开箱时间过早，铁膜覆砂生产中，铸件完成浇注过程后，如果铁水沒有完全凝固，将砂箱松动，会影响石墨化的反应过程，在此过程中容易出现膨胀现象，不能使铁水很好地补缩以及凝固，很容易出现缩孔以及缩松的现象，影响铸件的凝固效果，造成铸件质量不达标。

三、控制收缩缺陷的预防措施

针对曲轴收缩缺陷，所对应的预防措施主要有四个方面，结合缺陷产生的原因进行分析，能够控制缩孔以及缩松现象，同时保证铸件的质量符合标准。所使用的第一个预防措施是对镁以及RE的含量进行控制，工作人员需要掌控冲天炉熔化铁水的反应过程，尽量减少氧化反应，同时掌控铁水的温度，保证铁水中的镁以及RE元素的含量适中，减少白口组织的出现，不影响铸件的质量。镁与RE的含量应控制在0.09%左右，不能过高或过低，尽量在0.01%的误差中间，同时，镁的残留量应该比RE的残存量稍高，不能低于RE的含量。

第二种措施主要是根据实际情况调整冲天炉使用前后的铁水的化学成分，碳的含量需要根据铸件的薄厚程度进行设置、合理控制并且保证碳含量适中[4]。砂型铸造中通常情况下使用的碳含量在4.35%左右，不能低于4.2%。如果在铁模覆砂工艺中使用，碳含量一般掌控在4.55%左右，不能低于4.4%。磷含量在使用的过程中很容易出现损失现象，形成共晶体，所以在铁水浇注的时候需要适当减少磷含量，控制其最高含量在0.07%左右，不能超过此项指标。

第三个控制措施是工作人员要合理掌控松箱卡的时间，保证曲轴生产线稳定并且适中。铁模覆砂铸造曲轴在生产过程中主要形式为流水线，所以需要严格掌控开箱时间，防止出现一系列的问题，造成大量损失，必须要等到铸件完全凝固之后才能松箱，打开箱子。

四、结束语

球墨铸铁在铸造生产过程中容易产生糊状凝固现象，同时因为曲轴的结构比较复杂，在浇注凝固过程中很容易出现收缩缺陷，影响使用寿命。所以在铸造生产过程中要保证铸件的碳、镁、RE含量适中，同时掌控出炉温度和浇注温度，控制开箱时间，保证球墨铸铁曲轴的质量达标，减少收缩缺陷。

参考文献：

[1] 杨军，张威，杨小建，等.铁模覆砂工艺的砂层厚度对球墨铸铁件冷却速度的影响研究[J].热加工工艺，2017（13）：128-130.

[2] 胡鹏，杨兆忠，周贝，等.风电机组球墨铸铁件缩松缺陷分析与改进方法[J].铸造技术，2016（3）：585-587.

[3] 王树宝，郭文申，姜霄云.球墨铸铁典型缩松缺陷的解决[J].金属加工（热加工）热加工，2017（z2）：56-58.

[4] 谢高峰，王晓靖.控制球墨铸铁件缩孔缩松缺陷的新方法[J].铸造工程，2016，40（6）：34-36.

作者简介：高正兵（1980—），男，汉族，山东临沂，铸造工程师，本科/学士，鲁中矿业有限公司机械厂，铸造工艺。