水平分型脱箱造型线的选型及生产体会

西峡内燃机进排气管有限责任公司 裴云秀，董保中，赵新武

我公司专业生产内燃机排气岐管，有近三十年的生产历史。特别是近几年，随着汽车及内燃机制造业的快速发展，对粘土砂湿型造型的铸件尺寸精度、几何形状、位置公差及表面粗糙度等提出了更高的要求，我公司铸造生产的造型方式也随着发生了很大变化，依次经历了手工造型、简易漏模机造型、震压机械造型、无箱射压脱箱造型及静压造型的不同生产阶段。目前，全公司共有造型线10条，其中双工位水平分型脱箱造型线4条，砂箱内尺寸600mm×700mm，设计能力100型/h。下面简要谈一下无箱射压脱箱造型线的选型及在使用过程中的一些体会。

1.选型原则

水平脱箱造型线与有箱造型线相比，拥有结构简单，模具制造相对简易，占用场地较小，型砂性能要求较低，动力负荷较小，一次性投入费用较少，效率高，以及运行成本较低等优点，因此在铸造生产中得到了广泛的应用。但是任何造型方式都有其自身的最佳适用范围，在选型时要考虑以下几点。

（1）设备特点 水平脱箱造型线分垂直向下射砂和水平侧面射砂两种模式。

（2）铸件特点 根据铸件的结构、尺寸大小、材质、重量等进行工艺分析。需特别指出的是，铸件在分型面上凹坑太深，吊砂部分型腔的紧实度不高；或模样太高，其背面型腔的紧实度同样也不高，会在浇注时极易产生砂眼等铸造缺陷。因为现在多数水平分型脱箱造型线采用垂直向下射砂的加砂模式，大动力液压挤压、压实，水平方向起模。这种模式决定了上述问题很难避免。当铸件水平分型凸凹落差较大时，若采用水平侧面射砂时，受模具凸起部分的阻力，会使射砂背面的型砂硬度不够，导致掉砂或铸型不完整。设计人员在设计模具时要设计出射砂通道，确保型砂硬度一致。具体依据铸件的结构、外形尺寸、落差大小选用造型线。落差太大，砂胎凸起太高或凹入太深时不宜采用侧面射砂。

（3）生产纲领 根据生产任务要求确定生产纲领后，对铸造生产任务进行工艺分析是设备选型时的一个重要环节。确定一个具有代表性的铸件对其进行详细的工艺分析。例如：每型设置铸件的数量、使用砂芯的种类及数量，然后根据工艺分析确定所选用的水平分型脱箱造型线的下工位数量及效率。一般情况下，水平分型脱箱造型线有单工位、双工位、四工位供选用，设计效率80～180型/h。一方面可避免因选择的生产线效率低而造成生产能力不足，另一方面也要避免因选择的生产线效率过高而使生产线的整个运行成本增加。

（4）相关工部配套 以水平分型脱箱造型线为服务对象，详细计算设计砂处理工部、熔炼工部、制芯工部等，让造型线上每一工位均需在一定时间内保质、保量、有节奏地进行，使熔炼、混砂、造型、浇注相互匹配，最大发挥设备的效能。另外，在造型线上配套浇注机，可使其效率提高20%以上。

2.使用过程注意事项及对策

（1）型砂性能控制 我公司的混砂设备采用高效转子混砂机，型砂混制的各种组分均经称量后进入混砂机，保证了配料的准确。同时在混砂机上配型砂在线控制仪对混制的型砂进行实时检测，保证混砂机提供的型砂湿压强度和紧实率符合要求。东久公司推荐型砂性能如下：湿强度0.12～0.14MPa，水分3.2﹪～3.5﹪，紧实率35﹪～38﹪，透气性100以上。

在实际生产中，我们对混砂机出口处的型砂性能非常重视，保证满足造型机对型砂性能的要求，但往往忽视了更为关键的造型机处的型砂性能，甚至不加控制，从而使我们产生了混砂机处检测的型砂性能全部达到要求，而由型砂所导致的不合格品数量却时常波动的困惑。我公司采取措施如下：

①合理调整型砂含水量。针对不同的气候特点，执行不同的型砂配方。在夏、秋气温高时，适当增加型砂配方中的水分，以适量补偿型砂在生产线上运转时因气温高而引起的失水。具体作法：在混砂机出砂口处型砂的紧实率与春、冬季节相比提高了1%～3%，以保证型砂配方中的含水量控制在一个合理的范围里，保证型砂质量。

②合理制定混砂机与造型机处型砂性能的对应关系。对于同一个产品来说，造型生产时，采用的压实比压等造型参数是确定的，再加上无箱射压脱箱造型及静压造型设备都采用重量或容积定量加砂，相对比较准确，因此在生产中可根据造型机生产出砂型高度的波动，确定造型机处的型砂紧实率的变化，找出混砂机出口处与造型机处的型砂性能对应关系，实时调整型砂的混制工艺。特别对于脱箱射压造型机，效果更加明显。

（2）水平分型脱箱造型线易错箱 由于水平分型脱箱造型线自身设计的原因，铸件易产生错箱。对于新的设备而言，不考虑模具因素的情况下，产生错箱的原因如下：

①定位砂箱或模板的销、套磨损较快，影响定位精度，应定期检查，及时更换。

②推型速度过快，导致上下型移位。上下型合箱后由造型机内合箱工位推向辅线，通常为保证生产线的效率，速度较高。特别是造型线运行时间较长，辅线上运输小车的车轮磨损而造成小车上平面低于合箱工位时，这种错箱的现象会更严重。

③辅线运输小车的定位过于简单，个别类型的造型线上运输小车甚至就没有设计定位。定位精度不高，套箱中心与砂型中心很难保证重合，直接导致套箱时会碰触上型，形成上型移位，造成错箱。

④如果运行小车上面的积砂不及时处理干净，砂胎在运行过程中受阻过大导致错型。

⑤套箱侧面如果有积砂，会造成套箱与模板中心不重合而造成错箱。

⑥型砂在输送过程中不少公司的传送是敞开的，会导致水分蒸发量过大，型砂性能下降，特别是夏季。在传送带上用护罩密封，可减少水分的蒸发。

我公司在实际生产中发现，曲面分型铸件的错箱率远小于平面分型，因此在作平面分型的工艺设计时往往人为做成曲面分型。例如：在分型平面上设计一些带锥度的凸凹平台，起到合箱时的定位作用，效果良好。不可否认，模具在使用过程中由于磨损、变形等也可造成废品率上升。

3.结语

依据不同产品的不同结构选用不同的生产设备。而任何设备在使用过程中总有其不完善的地方，设计人员在工艺设计时要充分考虑弥补其不足，充分发挥设备效能。生产过程中可变因素太多，人、机、料、法、环、测都存在着变数，要依据不同产品、不同环境确定不同的工艺参数，实时更新，以确保生产过程稳定。