造型线的工艺选择与实施一定要综合考量

一汽铸造有限公司高级工程师 刘文辉 博士

在铸造生产中，潮模砂造型的分型方式可分为水平分型、垂直分型造型两种，由于水平分型造型较垂直分型造型具有方便下芯，砂芯芯头结构简单易于定位，以及易于安放冷铁、冒口、过滤网等辅助器材，一型多件生产时工艺条件相同，工艺设计简单，工艺适应性广，型板利用率高，可进行大件生产，对型砂要求低，以及砂箱有销子定位，两半型之间定位尺寸精度高且在砂型传输过程中不会产生错位等优势，所以是目前铸造生产中最普遍的分型方式。

水平分型造型设备也因针对的产品结构不同而呈现不同的成形工艺方法，现在普遍采用的造型工艺有静压造型、气冲造型、震击造型及水平脱箱造型。由于静压造型砂型的硬度分布合理，砂型及铸件的尺寸精度相对较高，便于生产附加值较高的复杂类铸件，所以目前该种造型方法在国内的汽车铸件生产行业应用较为广泛，基本上汽车铸铁缸体、缸盖铸件的供应厂家多选用该种造型方式进行铸铁件的生产。

在造型线的选择过程中除了要考虑设备的先进性外还要考虑产品的针对性，以及与相应设备的配套性，如对于静压造型线所针对的产品最好为复杂类且附加值含量较高的铸件，与其相对应的要配套相应的冷芯制芯机、精整清理线等配套设备，这样整体设备的投资就会较高，所以采用这种造型方法生产结构简单的铸件将会是得不偿失的一种选择，而震击造型可能成为一种效益更好的选择。

我公司在潮模砂铸铁件的生产中同样皆选用水平分型的生产工艺进行铸件生产，在“十二五”改造后铸造公司将拥有9条静压造型线。其中铸造一厂5条静压造型线（3条KW线，两条HWS线），砂箱外尺寸为：1350mm×950mm×450/400mm；1450mm×1100mm×420/380mm；1250mm×900mm×400/400mm。砂箱内尺寸：1100mm×760mm×320／320mm；铸造二厂两条静压造型线（一条KW线，另一条日本新东线）砂箱尺寸皆为1200mm×800mm×350／300mm；此外无锡铸造厂一条HWS静压造型线，铸造研究所一条HWS造型线。图1、图2为德国KW静压造型线。

目前及未来规划中，采用造型线生产的主要产品为灰铸铁缸体、缸盖，以及蠕墨铸铁缸体、缸盖。其中铸造一厂主要以生产商用车发动机缸体为主，无锡铸造厂以生产商用车发动机缸盖为主，铸造二厂以生产乘用车发动机缸体为主。其产品如图3～图7所示。

采用双主机静压造型线时，其生产率一般在70～100箱/h，如铸造二厂新东造型线的生产能力为102型/h，承担着大众888三代发动机缸体的生产任务。为了满足造型线生产效率的要求，保证设备的开动率，要根据产品的工艺要求及结构要求进行，制芯、清理、熔化及配砂等工部的配套设计，使生产的各工部能协调进行，避免出现短板，影响生产效率。

为了满足大批量缸体的生产需求，我公司铸造一厂与铸造二厂都引进了罗拉门第的制芯中心，图8～图10为中重型发动机缸体生产配制的制芯中心及砂芯芯组，其主要技术参数如下：

（1）芯盒尺寸 112kg制芯机：≥1500mm×800mm×200/200mm；70kg制芯机：≥1200mm×800mm×600mm。

（2）射砂面积 112kg制芯机：≥1300mm×150mm；70kg制芯机：≥1100mm×700mm。

（3）生产率≥50套/h。

制芯中心主要生产曲轴箱芯及前后端芯并进行组装，为实现匹配的生产，还为生产线配备了多台40～80L的冷芯制芯机。同样生产乘用车缸体的铸造二厂除配备制芯中心外，还配备了多台40L的冷芯制芯机。

在浇注工部，所有静压造型线都采用气压保温浇包进行浇注，通过气压保温浇包对浇注速度、浇注温度进行精确的控制，确保浇注过程完全满足工艺要求。

熔化工部除铸造二厂采用冲天炉与工频炉双联熔炼外，其余两厂均采用中频感应电炉进行熔炼，中频炉炉料采用废钢回炉料加增碳剂，炉内调整成分，铁液导入气压保温浇包前进行一次孕育，由气压保温浇包进行浇注时进行二次孕育，以保证铸件材质性能。

清理工部采用缸体精整线，通过机械手式抛丸机将缸体、缸盖类铸件的内腔清理干净，铸件内腔的杂物残留量小于400mg，图11为生产率为80件/h的机械手式抛丸机。

图1

图2

图3 汽油机缸体

图4 柴油机缸体

图5 柴油机缸盖

图6 商用车蠕墨铸铁缸盖

图7 商用车灰铸铁缸体

我公司大量采用水平分型的静压造型线进行相应的汽车零部件生产，主要是基于水平分型造型线的工艺适应性及产品结构进行的一种选择。由于垂直分型造型线的生产效率是水平分型造型线生产效率的2～3倍，故砂芯较少的零件（如刹车盘）采用垂直分型造型线生产是一种更好的选择。因此，无论是水平分型还是垂直分型，无论是静压造型还是震击造型，其工艺的选择与实施一定要根据产品结构与性能要求，产品的工艺要求，以及市场价格、成本等方面综合考量，以确定最终的合理方案。

图8

图9

图10

图11