铸造工艺的造型线

铸造工艺的造型线

自2000年以来，中国的全球采购量一直是第一位的。但是,我国只是铸造大国而不是铸造强国,我国铸造业始终处于关键技术受制于人、没有贸易定价权的尴尬境地,铸造装备的开发、制造技术、性能等因素制约着我国铸造行业的发展。造型线是铸造生产的核心,造型线的拥有量及其水平在某种意义上可以体现出一个国家机械工业的科技水平。自改革开放以来,我国造型线的拥有量及其水平有了较大的发展和提高。1静压造型技术造型工艺技术发展很快,20世纪60年代末期出现了气动微震高压造型,现已基本被淘汰;20世纪70年代末期,瑞士GF公司首先推出了燃气爆炸冲击造型及随后的压缩空气冲击造型(两者简称气冲造型),在湿砂造型领域占据了主导地位;20世纪90年代初期,日本SINTO公司开发出静压造型技术,克服了气冲造型铸型背面紧实度低、砂箱高度有效利用率不高、散落砂多等问题,已逐步取代气冲造型,得到愈来愈广泛的应用。3种造型技术的特点对比如表1所示。由表1可见,静压造型技术具有工艺优良、适用范围广、综合性能强等优点。2砂箱铸型台架及浇注段设计以经典的HWS静压造型线(见图1)为例介绍静压造型线的工艺流程。静压造型线一般由造型段、下芯段、上箱段、浇注段、冷却段和返回段组成。1)造型段主要由静压造型主机、分箱推送缸、分箱机、内壁清理机、分箱转运车、翻转机、移箱机、移箱缓冲缸、移箱转运车组成。分箱转运车把空砂箱移入分箱机,分箱机把砂箱上下箱分开,由内壁清理机对砂箱进行清理,然后上、下箱依次被推入造型主机;主机举起砂箱完成接箱、加砂、静压、压实和回程起模等过程;造型后的砂箱被推出造型主机,通过翻转机对每个砂箱铸型进行180°的翻转,然后铸型进入移箱机;移箱机把上箱转运至上箱段,把下箱降落在台车上由下芯推缸推入下芯段。2)下芯段主要由下芯推送缸、下芯缓冲缸及定位机构组成,该段主要是在砂型型腔内完成喷涂、安放砂芯及浇注过滤网等工序;有些下芯段还配置下芯机以便于放置较大、较重的砂芯。3)上箱段主要由上箱推送缸、铣浇口机、扎气孔机、钻气孔机、翻转机、合箱机、合箱缓冲缸、合箱过渡车等组成。该段主要完成铣浇口、扎气眼、钻气孔、上箱翻转和合箱等工作。铣浇口机自下向上在上砂型背面铣出浇口杯,浇口杯的位置在砂箱整个范围内任意位置可调;扎气孔机、钻气孔机自下向上在上砂型背面扎、钻出排气孔;翻转机把铣好浇口杯并扎、钻好排气孔的上箱铸型进行180°的翻转,使铸型面朝下,然后铸型被送入合箱机;合箱机将上箱放在下好芯的下箱上,并卡紧箱勾。4)浇注段主要由浇注段推缸、与冷却转运车一体的浇注段缓冲缸及定位机构组成。在浇注段,由浇注机对合好型的砂型进行浇注;浇注完毕的砂型由冷却转运车转运到冷却段进行冷却。5)冷却段由3条冷却带组成。冷却带的多少直接决定铸件的冷却时间;冷却过渡车将浇注好的砂箱送入冷却带,然后冷却过渡车返回,继续运送下一砂箱。6)返回段主要由与冷却过渡车一体的返回段推送缸、捅箱机、落砂机、台面清扫机、返回段缓冲缸等组成。返回段的主要作用是完成捅箱和砂箱返回。捅箱机提起砂箱移至捅头上方,捅箱缸自下向上捅出砂胎,砂胎被送到落砂机上,空砂箱再放回平板小车上,由分箱转运车转运至分箱机处,继续进行下一个造型循环。3砂流工艺特点1)主机采用静压造型技术,静压造型砂型硬度高而且均匀,起模性好,噪声低。2)铸件质量偏差小。由于铸件胀砂量小,铸件质量减轻。3)铸件尺寸偏差小,尺寸精度可达CT7～CT8级,比传统气动微震高压造型的CT9～CT11级可提高2级。静压造型工艺预紧实时气流引起的砂流可极大地改善型砂的充填性能而又不会产生边角地带气体富积现象,因而可完全克服气冲造型时存在的边角紧实度不高的缺陷,从而得到圆角小、轮廓清晰的精密铸件。4)型板吃砂量小,利用率高。5)静压造型工艺的稳定特性可以保证高重复、高尺寸精度的铸件的生产,尤其是对于大批量生产的铸件而言,几乎可以达到“近净型”水平。6)成型率高,型废率低,与气动微震高压造型和气冲造型相比对型砂质量要求较低。7)适用范围广,可生产各种形状复杂的铸件。从最小的喷嘴到最大的发动机缸体均可采用同一实砂系统生产。8)全线采用开放式布线,冷却段可考虑预留冷却带(可根据生产需要及时启用),冷却时间可按工艺要求进行调整。该布线方式结构紧凑,占地面积小。9)电控系统可采用PLC控制。可按照要求编制程序,设定工艺参数,并具有故障诊断、故障报警、程序中断记忆、动态显示、生产管理、自动打印等功能。4中国的压缩式元件设备4.1铸造设备的可靠性下降我国静压造型线装备企业与国外同行相比缺乏一定的创新能力,大部分是参照国外企业的设备进行仿制与改造;并且为了减少成本,一些国内企业“简化”了部分铸造设备,这导致了设备的可靠性下降。静压造型线的核心技术与国外先进企业相比比较落后,如造型主机的定量并快速加砂技术、静压阀技术、多触头同步压实技术等与国外先进的造型主机相比存在一定的差距。4.2铸造线的运行存在的问题据统计,我国静压造型线设备的开动率比国外先进设备的开动率低10%～20%。这说明我国的造型线设备一个突出的问题就是可靠性不高,造型线不能长时间、无故障地稳定运行。究其原因主要有如下几个方面:一是市场次序有些混乱,一些铸造设备生产企业为了生存,在竞标过程中恶性竞争、压低价格,导致铸造线设备的粗制滥造;二是我国造型线的加工制作精度不高,导致设备在运行过程中出现一些故障;三是造型线设备的细节做得不够到位,很多运行故障都是由于一些细节问题引起的。要想把我国静压造型线的综合性能提升到更高水平,应该在设备细节上下功夫,向精细化方向发展。4.3保这一环节是保之互我国只有少数大型铸造装备制造企业配备有完善的环保设备,而大多数铸造设备企业都忽视了环保这一环节。随着“十一五”节能减排口号的提出,这一状况得到明显改善,但我国铸造环保设备的性能和覆盖面与国外先进企业的环保设备相比还有一定的差距。例如,针对铸造特点专用的除尘设备、浇注烟气处理设备、砂再生设备、余热再利用设备、炉料准备设备等等在我国才刚刚起步。5加大我国铸造装备企业对国内市场的合作与交流,取得明显的突破随着2006年国务院《关于加快振兴装备制造业的若干意见》的颁发,我国铸造设备行业进入了快速发展阶段。国内静压造型线的数量急速增加,国产静压造型线制造厂家在保证服务质量的同时也对部分静压造型线进行了创新,使国产与进口静压造型线的差距缩小,但是关键技术还远达不到国际先进水平。要改变这种局面,需要加大对铸造装备行业的投入,确立攻关课题,设置专门的研发基金,以促进国产铸造装备的快速、有效发展。在研究、开发工作中,铸造设备企业应充分利用我国科研院校与机构在科技上的优势,通过加强合作、取长补短、协同作战,快速将研