型砂質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。我公司主要生產冷激鑄鐵凸輪軸和冷激球鐵凸輪軸，過去產品造型全部使用熱芯盒，型砂采用覆膜砂。2005年底，我公司從國外引進了3條潮模砂生產線，開始學習使用潮模砂生產冷激凸輪軸毛坯。
    2006年初，我公司試生產一種六缸機凸輪軸，材料為冷激球鐵，產品性能符合顧客圖紙及其相關標準的要求，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，采用頭腦風暴法，最后認為型砂性能是導致該類缺陷的主要因素。
2. 數據測量：將1～6月份期間型砂性能的數據全部收集起來。圖1～5所示為型砂5個性能指標與時間的變化趨勢。在生產中應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∑項目小組針對缺陷產生的原因以及型砂前6個月的主要性能指標圖表進行分析，確定主要原因如下：
（1）型砂水分偏高；
（2）型砂的透氣性低，導致在澆注過程中產生的氣體不容易排出，使得型腔內氣壓增大，產生氣孔；
（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生反應，產生氫氣孔；
（4）型砂中含泥量偏高，導致型砂水分偏高。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

改進措施
針對產生廢品的原因，項目小組采取了一系列的改進措施：
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，其他的指標也只是靠理化室定期抽檢，因此導致型砂各項指標散差增大。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備，首先在混砂機的舊砂斗上對舊砂水分進行檢測，將檢測的結果反饋給控制中心，控制中心依據水分的設定值及總的混砂量，計算出需要的加水量。另外該套設備在出砂口對每盤砂抽檢其水分、緊實率、濕壓強度和砂溫等4項指標，如果出現不合格項，該套檢測設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，再重新進行下盤砂的處理。
（2）降低型砂的含泥量。在砂處理系統中有多處除塵風口，通常將六角篩上口的除塵風口開到最大，因為經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口，則根據型砂的含泥量調整其大小。
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備不能檢測到的其他性能指標如含泥量、灼燒減量、有效土的含量，公司采用控制圖對其控制跟蹤。經過3個月的改進，產品內部廢品率由立項時的72.13%提高到項目結束時的86.15%（見圖6），外部廢品由立項時的17.8%降低到項目結束時的低于1.0%。

圖6

圖7～11所示為改進后型砂性能的變化趨勢。

圖7

圖11

控制的措施
1．將改進后的型砂參數文件化；
2．對含泥量、灼燒減量、有效土含量的控制圖建立反應機制；
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定值進行對比，對混砂機的稱量秤進行校準。