铜蜗轮是平地机核心零部件——蜗轮箱的重要零部件，负责将动力传递至工作装置，使之进行回转运动。在这工作过程中，铜蜗轮会受到冲击负荷，容易发生断裂事故。
铜蜗轮的产品品质，直接影响整机性能。目前市场反馈主要为铜蜗轮开裂，平均故障时间约为250h，其中46%为100h以内的早期故障，市场外反馈率为1.94%。铜蜗轮结构形式为铜铁合铸，外层为铜内层为铁，通过铸造将两种材料连接在一起(如图1)。
1铜蜗轮断裂原因分析
经采用目测及电子显微镜等手段，对铜蜗轮断面进行了分析研究(如图2～图4)。
对上列4张图片作进一步分析，可以得出以下结论：
(1)铜蜗轮铸造工艺不合理，铸造品质控制薄弱;
(2)铸造应力大，应力释放造成了从铸造缺陷处断裂。
2方案制定及实施效果
针对铸造工艺不合理与铸造品质控制薄弱的问题，采取改进铸造工艺，控制铸造品质的方案;针对铸造应力大，应力释放造成从铸造缺陷处断裂，采取热处理去应力及更改结构形式两种方案。
2.1改进铸造工艺、控制铸造品质
改进铸造工艺，对比不同铸造工艺的铸造品质与应力状况，降低铸造杂质并改善铜铸件的晶粒度。最终选择铁芯铸造，加工好后，在铁芯浇铸铜时，采用离心铸造的方法。控制铸造品质，要求铸造厂家每炉铸件须提供规定形状的试样一件及检验报告一份，并要求质检部门按规定频次抽检(图6、图7)。
3.2研究热处理去应力的可行性
根据金属材质制定固溶高温时效与固溶中温时效两种热处理方法，并跟踪试验两种方案。
(1)固溶高温时效。加热820～850℃，保温3h，水冷，600℃退火。
(2)固溶中温时效。加热820～850℃，保温3h，水冷，500℃退火。
经过热处理的铜蜗轮，在晶粒度方面均有提升，但通过破坏性试验，发现铜蜗轮仍有开裂的现象，可见热处理能起到一定的效果，但尚不能完全满足目标的要求。
3.3研究更改结构形式以减少应力的可行性
原铜蜗轮结构为铜铁合铸。在铸造过程中，因铜与铁的收缩率不一致，造成铸造应力大。为减少应力，研究更改结构形式为镶嵌装配式。将铜与铁分别铸造加工，通过配合与螺钉连接。经破坏性试验，发现铜蜗轮开裂的比率有明显下降。
3.4效果验证
通过无损检测及温度急剧变化的破坏性试验，确定改进效果，改进后的铜蜗轮自2010年后无品质问题反馈。
4结束语
通过改进铸造工艺、控制铸造品质、热处理去应力与结构形式的改变，可以有效地改进铜蜗轮断裂的品质问题。
