小型批量球铁件的生产工艺优化改进

（广东中天创展球铁有限公司，广东英德 513000）

本公司小件车间为批量生产小型铸件的车间，常年生产各种50 kg 以下铸件，大概每月产量400 t左右，每种铸件数量在30～500 件。原工艺为树脂砂型板工艺，有以下缺点：1）生产效率低，每天只能做六箱；2）工艺出品率低，砂铁比高，大概5：1～8：1，造成铸造成本较高；3）铸件在拆箱过程中丢失，经常补做，不能按时交货；4）铸件披锋不宜控制，造成打磨困难。为了解决以上问题，类似铸件尝试采用冷芯机工艺、采用叠起来浇铸的方法，彻底解决了相关的困扰，提高了铸件的质量和生产效率，取得较好的改进效果。

1 冷芯盒工艺生产流程

1.1 砂模制作

根据铸件结构特点，设计冷芯盒叠铸造型工艺，根据铸件的大小可以一型一件或一型多件，也可以不同铸件组型来制作冷芯盒铸造模具，生产效率成倍提高，铸件冷芯盒模具见图1，生产的铸件砂芯见图2.

图1 铸件冷芯盒模具

图2 铸件砂芯

1.2 浸涂、组模、造型

涂料采用醇基涂料，采用浸涂的模式，组模采用多种铸件组合，也可以是同一种铸件，一般采用底注工艺，充型平稳排气顺畅。叠好砂型后套入砂箱，考虑到球墨铸铁膨胀特性，铸型必须有较高刚性，所以选择采用树脂砂填充，还有另外两种填充方式可选择，采用干砂负压的模式或者填充钢丸。砂芯浸涂见图3，造型砂芯组模见图4.

图3 砂芯浸涂

图4 造型砂芯组模

1.3 铸件浇注、抛丸清理

原来单箱重量一般为几十到100 kg 左右，现在单箱重量大多500 kg 以上，砂箱的高度也由原来500 mm 增加到1 200 mm 以上，大大方便了浇注工人的操作。以前砂箱高度500 mm 左右用5 t 包浇注，初期铁水包铁水太满，砂箱低，浇注起来不好控制，容易断流造成冷隔，后期铁水包水少了，铁水温度降低了也容易出现冷隔。现在砂箱高度提高了，适合满包水浇注，出现冷隔的铸件和原来比减少90%以上，铸件压头也相对较高，缩松缺陷大大减少，铸件质量提高，不合格品率降低。加之铸件树型串在一起，所以铸件不容易脱落，容易找到铸件，而且铸件披峰也比原来薄，减少了打磨的成本，抛丸单抛的数量也比原来大幅提高，提高了抛丸效率。铸件树串如图5 所示。

图5 铸件树串图

2 采用机器人代替人工打磨铸件，提高生产效率

打磨一直是铸造企业的一个瓶颈工序，随着环保要求越来越规范；职业健康因素影响使得打磨工越来越稀缺，而且人工成本逐步攀升，清理工序问题一直无法得到很好的解决，也成了制约公司上产能的卡口。为了解决这个问题，尝试采用机器人打磨取得了较好的经济效益与较高的效率，释放了产能，人工打磨一天（8 h）每人可以打磨20 件，采用机器人一天（12 h）可以打磨200 件，不但提高了打磨效率，而且改进了打磨质量。铸件机器人打磨如图6所示，铸件机器人打磨效果如图7 所示。

图6 铸件机器人打磨

图7 机器人打磨效果

3 冷芯盒工艺与成本

冷芯盒制芯工艺与其他各种制芯工艺相比各有特点，经综合测算，冷芯盒工艺其综合成本是各种树脂砂工艺最低者。采用冷芯盒叠铸造型工艺和传统工艺比较，砂铁比降到2∶1～3∶1，铸件加工余量减少，由原来的4mm～5mm 降到2 mm～3 mm，质量也提高了，加工余量的减少降低了原材、能源消耗；由于应用冷芯盒工艺铸件出现冷隔与原来比减少90%以上，成本节约50%.

4 结论

1）针对小型铸件结构特点，采用冷芯盒造型工艺代替传统树脂砂造型工艺，大幅度提高了生产效率，解决了交期和质量的困扰；

2）采用冷芯盒叠铸造型工艺和传统工艺比较，砂铁比降到2∶1～3∶1，铸件加工余量减少，由原来的4 mm～5 mm 降到2 mm～3 mm，铸件缺陷减少，质量提高，降低了生产成本；

3）采用机器人打磨代替人工打磨，提高了铸件后处理阶段的生产效率，并提高了铸件打磨质量的一致性。