靜壓鑄造生產(chǎn)線落砂、清理常見問題及對策

劉天平，王愛麗

（河南省湯陰縣華興機械制造有限公司，河南 湯陰 456174）

近幾年，隨著鑄造行業(yè)的發(fā)展以及鑄件產(chǎn)品質(zhì)量要求檔次的提高，或隨著原輔材料價格上漲，迫于降低成本而提高生產(chǎn)效率，很多企業(yè)相繼選擇上馬了國際上較先進的靜壓鑄造生產(chǎn)線。也有很多企業(yè)對相配置的落砂、清理工部認識不夠，還停留在原來造型工藝對落砂和清理的需求認識上，結(jié)果造成因落砂和清理的很多原因致使生產(chǎn)線運行失衡，設(shè)備開動率不高，進而回過頭來再彌補整改，其結(jié)果也時有不甚理想之處，造成人力財力物力的浪費。本文根據(jù)調(diào)研考察、建設(shè)、管理靜壓線的實踐，對落砂和清理工部常見的問題進行分析并提出解決辦法。

1 靜壓鑄造生產(chǎn)線落砂、清理工部簡述

1.1 鑄造企業(yè)或車間落砂、清理工部

澆注后的砂型經(jīng)過一定時間的鑄型保溫、冷卻后，需要將鑄件從砂型中分離，此過程即為落砂；該過程不僅要使鑄件從鑄型中分離出來，還要將結(jié)塊的型砂破碎，并盡可能多的去除鑄件表面和砂箱內(nèi)壁的粘砂以及鑄件內(nèi)部的芯砂。而在鑄造生產(chǎn)中，清理做為后處理工序，是鑄件經(jīng)落砂與冷卻后，清理鑄件本體以外的型芯和芯撐、切除澆冒口、拉筋多肉凸起、表面粘砂和異物以及打磨清整鑄件內(nèi)外表面的過程。

1.2 靜壓鑄造生產(chǎn)線落砂、清理工部特點

靜壓鑄造生產(chǎn)線由于具有連續(xù)生產(chǎn)、砂型強度偏高、生產(chǎn)效率高的特點，在落砂方面，落砂機應(yīng)與造型線主機相適應(yīng)，同時落砂機應(yīng)具有輸送和一定的破碎功能，其落砂柵格的大小應(yīng)根據(jù)鑄件大小，鑄型強度合理選擇；在清理方面，除了清理設(shè)備要與主機相適應(yīng)外，由于清理的很多環(huán)節(jié)需要人工完成，且往往工作繁重、生產(chǎn)效率低、環(huán)境惡劣，在考慮適宜的清理工藝和清理方式的同時，盡量擴大清理區(qū)域的面積和布置多個清理點來提高清理能力，以期平衡協(xié)調(diào)清理工作量，保證靜壓鑄造生產(chǎn)線正常運行。據(jù)統(tǒng)計，清理工作約占鑄件總工作量的1/5強，而對于靜壓鑄造生產(chǎn)線，甚至可達1/3左右；同時，和大多數(shù)鑄造企業(yè)或鑄造車間一樣，其落砂和清理工作操作兼具伴有蒸氣、煙、塵、振動、噪聲、輻射熱，而后者更是因由人工操作更顯環(huán)境惡劣、因工作繁重而工作效率低下。

2 靜壓鑄造生產(chǎn)線落砂、清理工部的常見問題

靜壓鑄造生產(chǎn)線由于具有連續(xù)生產(chǎn)、砂型強度偏高、生產(chǎn)效率高的特點，整條線是一個完整的系統(tǒng)工程，相互密切制約，只要有一個環(huán)節(jié)薄弱，其他部分的生產(chǎn)能力就無法發(fā)揮，因此要求各工部相適應(yīng)，能力相匹配、銜接性好。多家企業(yè)實際生產(chǎn)運行情況顯示：落砂和清理工部由于設(shè)計能力、工部配套能力、人工操作參與、受產(chǎn)品更換適應(yīng)性差等原因是靜壓線設(shè)備開動率不高的主要原因。其常見問題有：塊砂、芯砂混入、磕碰、清理影響整線運行等。

3 靜壓鑄造生產(chǎn)線落砂、清理工部常見問題分析

3.1 塊砂

實際運行情況顯示：靜壓鑄造生產(chǎn)線生產(chǎn)，未通過落砂機和振動輸送機的砂團、砂塊的情況在很多鑄造企業(yè)不同程度都有，特別是在有鑄型沒有澆注的時候，砂團、砂塊的情況更嚴重，對于多砂芯的產(chǎn)品同時還伴有大量未燒透潰散的芯頭。

3.2 芯砂混入

目前很多鑄造企業(yè)制芯多采用樹脂做為黏結(jié)劑，砂芯的強度大為提高，改善了產(chǎn)品的落砂性能，但相應(yīng)的，大量潰散和破碎的芯砂在分箱、振動輸送、振動落砂時也進入到舊砂系統(tǒng)中。對于芯砂混入給型砂性能帶來的影響，國內(nèi)外文獻多有報道，但多數(shù)認為是對型砂質(zhì)量負面和不同程度有損害的影響。

3.3 磕碰

從落砂到清理完畢，鑄件磕碰時有發(fā)生，在生產(chǎn)過程中，磕碰可細分為落砂磕碰、輸送磕碰、拋磨磕碰、搬運磕碰。通常靜壓鑄造生產(chǎn)線生產(chǎn)，一般企業(yè)都追求檔次和附加值較高的鑄件產(chǎn)品，因此對磕碰的預(yù)防和避免具有實際意義。

3.4 清理影響整線運行

對于靜壓鑄造生產(chǎn)線，鑄件的清理工作約占鑄件總工作量約1/5，同時鑄件的去除澆冒口、去除芯砂、清理、拋磨等操作環(huán)節(jié)，人工操作工作量大，環(huán)境惡劣、工作效率低下。在企業(yè)實際生產(chǎn)中，雖因清理工部工作造成直接停線生產(chǎn)的不多，但由于鑄件涌余到清理場地，加上鑄件分檢、不能及時轉(zhuǎn)到下一工序使整線滿負荷、足節(jié)拍生產(chǎn)的情況普遍存在。

4 靜壓鑄造生產(chǎn)線落砂、清理工部常見問題解決辦法

4.1 塊砂

對于鑄件落砂后不同情況的出現(xiàn)砂團、砂塊情況，目前很多企業(yè)的做法有：

1）調(diào)整型砂工藝性能參數(shù)：拿某企業(yè)大量生產(chǎn)的汽車輪轂產(chǎn)品為例，靜壓線調(diào)試時砂型強度達到0.15mPa～0.17 MPa，運行后發(fā)現(xiàn)有大量的塊砂、砂團，幾經(jīng)試驗，砂型強度降低到0.12mPa～0.14mPa，不僅保證了鑄件質(zhì)量，塊砂、砂團也明顯減少；

2）設(shè)計破碎回收裝置：實際情況下，塊砂即使在正常生產(chǎn)時也時有出現(xiàn)，特別是在有鑄型沒有澆注的時候，砂團、砂塊的情況更嚴重，對此，在鱗板輸送機的端頭或多鱗板輸送機周轉(zhuǎn)時中間鱗板機設(shè)置一或多處塊砂回收料斗，也是切實可行的辦法，收集的塊砂集中破碎處理后再回到砂系統(tǒng)回用。

3）多臺（一般兩臺）振動落砂機順序串布，以使落砂充分，減少塊砂量。該方法是為了增加砂塊振動破碎的時間或行程，達到減少塊砂和砂團的目的。

通常企業(yè)依據(jù)自己的實際情況對上述三種做法均有采用或同時采用。

4.2 芯砂混入

針對芯砂混入，筆者的體會是：

1）靜壓鑄造生產(chǎn)線芯砂混入比例的問題，一般認為當芯砂混入比例不要超過10%。生產(chǎn)情況顯示，以呋喃樹脂芯砂混入量為例，在很多企業(yè)其比例達到30%也可正常生產(chǎn)。

2）減少芯砂混入量可采用分別落砂方法，其做法是：在落砂時將帶有砂芯的鑄件先從砂箱中吊出，移動到另外的落砂機上進行振動落砂，落出的芯砂在另行處理使用；國外有做法澆注機澆注完后冷卻，然后進入“輕柔”處理過程，抓取機構(gòu)將鑄件去掉外部型砂，進入全封閉的冷卻段至接近環(huán)境溫度，再取出包裹鑄件表面的型芯砂，進行拋丸清理。

上述分別落砂的優(yōu)點是不僅極大限度避免了芯砂的混入造成的不利影響，同時大大減少了新原砂消耗和廢砂量，但是這種方法要求對車間的布置和設(shè)備進行調(diào)整，對于新建企業(yè)可以在設(shè)計時就考慮，但在已生產(chǎn)企業(yè)中相對就困難些。

4.3 磕碰

針對上述的幾種磕碰現(xiàn)象，各有不同的注意事項。靜壓鑄造生產(chǎn)線上，落砂機處于連續(xù)生產(chǎn)狀態(tài)，落砂機柵格尺寸根據(jù)鑄件大小、鑄型強度選擇，既要防止落砂時因柵格過小造成型砂塊振不開而落到下一級的鱗板輸送，又要避免柵格過大，使鑄件在落砂機上無砂墊的情況下造成磕碰。實際情況下，產(chǎn)品會調(diào)整，落砂機的柵格也不會合適每種產(chǎn)品，鑄件在落砂機上的磕碰時有發(fā)生。

因此有企業(yè)的做法是：1）不斷改振動落砂機，增加或減少滑竿或滑板防止磕碰鑄件；2）振動輸送機下布置鱗板輸送機和懸掛吊盤輸送機兩套系統(tǒng)，人工從振動輸送機拖出清理、使用氣吊-滑道吊離鑄件到鱗板輸送機和機械手（或機器人）夾持鑄件上懸掛吊盤輸送機運離后再做清理。

至于輸送磕碰、拋磨磕碰、搬運磕碰，一般因工部間鑄件周轉(zhuǎn)人為引起。因此一定要講求清理現(xiàn)場產(chǎn)品擺放有序、物流順暢，同時有條件的，多利用臺車、叉車等移動機械設(shè)備參與物料流轉(zhuǎn)，效果會更好。

4.4 清理影響整線運行解決辦法

多家企業(yè)實際情況顯示：在靜壓鑄造生產(chǎn)線正常生產(chǎn)情況下，與之匹配的制芯、砂處理、熔煉等主要工部能力都相適應(yīng)、相協(xié)調(diào)，其自動化程度或設(shè)備條件也相對比較高，而作為輔助工部的清理工部，環(huán)境差、勞動強度大，占人工也最多，多采用通用設(shè)備，很多企業(yè)還采用自制的設(shè)備和工具，不僅簡單簡陋、而且安全性差。在多數(shù)鑄造企業(yè)，發(fā)生在清理工部的工傷事故頻次和比例是最高的。

以上的情況都會影響到清理工部與靜壓線生產(chǎn)的匹配，為了保持生產(chǎn)平衡，一般采用的措施有：1）輸送采用鑄件不落地的鱗板機連續(xù)輸送，鑄件切除澆冒口和質(zhì)量分檢均在鱗板輸送機上完成；2）清理采用配以間歇式吊鉤輸送的通過式拋丸清理機，提高清理效率；3）打磨和精整采取多道流轉(zhuǎn)、多點布置，清理工部的工作區(qū)面積依條件盡量大，來提高清理能力，平衡協(xié)調(diào)清理工作量，保證靜壓鑄造生產(chǎn)線正常運行。

5 靜壓鑄造生產(chǎn)線落砂、清理工部常見問題的思考

從以上分析可知，很多情況下影響生產(chǎn)線正常運行的并非造型主機和制芯、砂處理、熔煉等主要工部，作為輔助工部的落砂和清理對整線運行的影響也很大。

對于有靜壓鑄造生產(chǎn)線正在生產(chǎn)的企業(yè)、還是計劃改造或正在規(guī)劃靜壓鑄造線的企業(yè)，認識到靜壓鑄造生產(chǎn)線具有極強的連續(xù)生產(chǎn)性、砂型強度偏高、生產(chǎn)效率高的特點，筆者認為：如果使靜壓線理想運行，必須高度重視落砂和清理等后處理工序?qū)ιa(chǎn)線運行的影響、重視產(chǎn)品鑄造工藝設(shè)計對生產(chǎn)線運行的影響，從設(shè)計就入手，采取合理先進的清理方式、使用高效的清理設(shè)備；采取產(chǎn)品與生產(chǎn)線相適宜的鑄造工藝尤其制芯工藝，精化鑄件，使生產(chǎn)出來的鑄件具有極少的清理工作量。

同時我們也應(yīng)注意到，靜壓鑄造生產(chǎn)線由于具有高的合型精度，可有效減少飛邊和披縫產(chǎn)生。由于合箱后箱卡緊箱可靠，避免了漲箱，分型合縫變成了一條線。這些從設(shè)備本身的角度，改善了鑄件的前處理，從根本上減少了部分清理工作量。

筆者所在的公司，開發(fā)一種替代歐洲進口的空壓機殼體，原鑄造工藝設(shè)計為平面分型，外部有很多補砂芯，使鑄件外表既不美觀又打磨工作量大，后改為曲面分型在靜壓鑄造生產(chǎn)線生產(chǎn)，解決了上述問題。該產(chǎn)品從鑄件生產(chǎn)的全局著手，采取與生產(chǎn)線相適宜的鑄造工藝，從根本上解決了產(chǎn)品外觀質(zhì)量和清理的問題。

6 結(jié)束語

綜上所述，針對靜壓鑄造生產(chǎn)線落砂、清理工部經(jīng)常出現(xiàn)的塊砂、芯砂混入、鑄件磕碰、清理工作影響整線運行等問題，以及解決相應(yīng)問題的對策，在企業(yè)的實際生產(chǎn)中是切實可行的。

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