一種真空消失模鑄造生產(chǎn)線專用的全液壓澆注機(jī)

許少紅

（天津市瑞普天晟汽車零部件制造有限公司，天津武清 301701）

目前多數(shù)真空消失模鑄造車間澆注工序采用天車吊運(yùn)澆包至（生產(chǎn)線）抽真空澆注工位，利用人工搖包澆注，個(gè)別有實(shí)力的單位采用價(jià)格昂貴的復(fù)雜澆注機(jī)并不適合真空消失模鑄造澆注過程特點(diǎn)，其功能并不能充分發(fā)揮且維護(hù)修理難度高。針對(duì)這種現(xiàn)狀對(duì)真空消失模鑄造澆注過程進(jìn)行了分析研究，設(shè)計(jì)制造出了全液壓專用澆注機(jī)，并在公司消失模鑄造生產(chǎn)線上實(shí)際應(yīng)用。此澆注機(jī)制造成本較低，人性化設(shè)計(jì)，操控簡(jiǎn)單，易于上手，故障率低，維修容易，特別適合真空消失模鑄造澆注，同時(shí)也可用于其他鑄造方式。

1 真空消失模鑄造澆注過程的特點(diǎn)分析及特殊要求

1.1 特點(diǎn)分析

真空消失模鑄造過程中，在一定真空度下，澆入金屬液使模樣受熱燃燒及氣化消失，金屬液取代泡沫塑料模樣位置的過程稱之為澆注。真空消失模鑄造由于有實(shí)型模樣的消失過程，因此其澆注過程有不同于其他鑄造方式的特殊性。澆注過程中，隨著金屬液面上升，在鑄型型腔里存在著多項(xiàng)動(dòng)態(tài)平衡。1）固體泡沫模樣受熱氣化及燃燒消失過程；2）模樣消失后產(chǎn)生氣體通過涂料層與造型砂部位真空度產(chǎn)生擴(kuò)散平衡；

3）澆注液態(tài)金屬的上升液面和未消失的固體泡沫模樣間氣體壓力和液態(tài)金屬的靜壓力平衡等。這些動(dòng)態(tài)平衡受多種因素影響，如泡沫模樣和黏接膠的發(fā)氣量及發(fā)氣速度、涂料和造型砂透氣性、真空度、澆注溫度、澆注速度以及澆注靜壓頭變化均對(duì)澆注過程產(chǎn)生重要影響。上述因素導(dǎo)致在真空消失模鑄造過程中，宏觀表現(xiàn)為澆注過程不平穩(wěn)，甚至產(chǎn)生反噴及塌箱現(xiàn)象，這和其他鑄造方式有本質(zhì)區(qū)別。

1.2 特殊要求

真空消失模鑄造澆注過程的特點(diǎn)，決定了其澆注對(duì)鑄件質(zhì)量的影響程度大于其他鑄造方式，需重點(diǎn)關(guān)注。本文只研究澆注動(dòng)作，對(duì)澆注過程的影響。經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐總結(jié)出最理想的澆注過程是：澆注開始先小流找準(zhǔn)澆口杯，在點(diǎn)通澆注系統(tǒng)后，快速注滿澆注系統(tǒng)，盡量保持澆注系統(tǒng)充滿狀態(tài)直至結(jié)束。這樣做可最大限度地保持鑄型型腔里存在的多項(xiàng)動(dòng)態(tài)平衡，保持澆注系統(tǒng)充滿狀態(tài)可防止吸入空氣造成金屬液氧化及紊流，同時(shí)又不易塌箱。實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于諸多的影響因素，特別是反噴對(duì)澆注工的威脅，用天車吊澆包澆注方式很難實(shí)現(xiàn)理想澆注。價(jià)格昂貴的復(fù)雜澆注機(jī)采用編程自動(dòng)澆注對(duì)于澆注過程不平穩(wěn)的真空消失模鑄造又無用武之地，只能采用手動(dòng)澆注，高級(jí)功能發(fā)揮不出優(yōu)勢(shì)。真空消失模鑄造澆注過程的特點(diǎn)要求：澆注機(jī)應(yīng)具備人性化設(shè)計(jì)，操控靈活，簡(jiǎn)單安全，快速反應(yīng)，制造成本較低。

2 全液壓澆注機(jī)結(jié)構(gòu)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹

2.1 澆注機(jī)主體結(jié)構(gòu)

如圖1所示是本澆注機(jī)的主體結(jié)構(gòu)，由如下幾部分組成：

1）澆注機(jī)車架機(jī)構(gòu)；

2）澆注機(jī)大車行走機(jī)構(gòu)；

3）澆注機(jī)澆注小車行走機(jī)構(gòu)；

4）澆注機(jī)傾包澆注機(jī)構(gòu)。

圖1 澆注機(jī)的主體結(jié)構(gòu)

2.2 液壓系統(tǒng)

全液壓澆注機(jī)是源于此澆注機(jī)的工作及控制除隨流孕育外，均由液壓系統(tǒng)來完成。液壓系統(tǒng)包含以下三個(gè)子系統(tǒng)：

1）澆注機(jī)大車和澆注小車行走獨(dú)立液壓系統(tǒng)；

2）大車和小車行走液壓系統(tǒng)的獨(dú)立控制穩(wěn)壓系統(tǒng)；

3）澆注機(jī)傾包澆注獨(dú)立液壓系統(tǒng)。

設(shè)計(jì)三個(gè)獨(dú)立液壓系統(tǒng)互不干擾，目的是為了實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)，操控靈活簡(jiǎn)單安全，但共用一個(gè)油箱及散熱器。

2.3 操控室

本澆注機(jī)操控室控制臺(tái)包含：

1）傾包澆注液壓控制方向盤及大車和小車行走四向比例閥控制桿；

2）負(fù)壓真空對(duì)接及控制系統(tǒng)組合開關(guān)按鈕；

3）隨流孕育控制裝置。

操控室可根據(jù)需要設(shè)置在澆注機(jī)的不同位置，如澆注小車側(cè)面；砂箱線上方；澆注小車所對(duì)的砂箱線對(duì)面。幾種方式均好設(shè)置，其目的只有一個(gè)，易于觀察澆注并安全操作。

3 全液壓澆注機(jī)工作原理

所述澆注機(jī)針對(duì)消失模鑄造生產(chǎn)線，在砂箱高度一致的情況下使用。澆注動(dòng)作包含：

1）平行于生產(chǎn)線軌道方向的澆注機(jī)行走；

2）垂直于生產(chǎn)線軌道方向的澆注小車（含澆包）行走；

3）以澆包嘴為軸傾包澆注；

4）獨(dú)立的可控隨流孕育；

5）負(fù)壓真空對(duì)接及控制。

3.1 澆注機(jī)大小車行走及控制原理

大車采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行走，小車采用雙作用油缸驅(qū)動(dòng)，二者共有一套液壓系統(tǒng)，在另一套獨(dú)立控制穩(wěn)壓系統(tǒng)協(xié)助下，利用一套四向液控比例閥控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大小車行走無極調(diào)速。一只手操控四向比例閥控制桿，靈活的控制澆注機(jī)澆包對(duì)準(zhǔn)砂箱上澆口杯，為澆注做好準(zhǔn)備。

3.2 澆注機(jī)的澆注動(dòng)作和控制原理

兩用澆注包（也可用天車吊包人工澆注）固定在澆注小車澆包架上。澆注小車澆包架彎臂通過轉(zhuǎn)軸（軸線通過澆包嘴）與澆注小車二個(gè)獨(dú)立彎曲固定支臂連接，采用兩套雙作用油缸驅(qū)動(dòng)澆包架彎臂繞轉(zhuǎn)軸傾轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)澆注。利用一套較大流量的獨(dú)立液壓系統(tǒng)，通過特殊人性化設(shè)計(jì)的方向盤控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)澆注油缸無極調(diào)速，此項(xiàng)設(shè)計(jì)巧妙地把人工搖包澆注動(dòng)作移到澆注機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了快速反應(yīng)，精準(zhǔn)控制澆注流量且操控靈活簡(jiǎn)單安全的特點(diǎn)。

綜上所述，本澆注機(jī)在澆注時(shí)左手控制方向盤進(jìn)行澆注，右手控制四向閥控制桿調(diào)整澆注位置，因此有經(jīng)驗(yàn)的一般澆注工經(jīng)過熟悉設(shè)備操作方式后，很容易上機(jī)操作。

4 結(jié) 論

經(jīng)過實(shí)際使用證明，全液壓專用澆注機(jī)用于本公司真空消失模鑄造生產(chǎn)線實(shí)際應(yīng)用效果良好，能滿足真空消失模鑄造澆注過程要求。同時(shí)具有以下特點(diǎn)：

1）澆注機(jī)首次應(yīng)用方向盤操控澆注，想快澆注就快轉(zhuǎn)，想慢澆注就慢轉(zhuǎn)，想停澆就停轉(zhuǎn)，無需象手柄操作回到中位，適合于吊包澆注工操作習(xí)慣，很人性化；

2）無復(fù)雜電器自動(dòng)控制裝置，全液壓操控，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，維修容易，制造費(fèi)用較低；

3）傾包轉(zhuǎn)軸特殊位置設(shè)置，澆點(diǎn)位置隨傾包角度變化小，便于穩(wěn)定澆注；

4）澆注動(dòng)作液壓系統(tǒng)和澆注機(jī)大小車行走液壓系統(tǒng)分別是獨(dú)立的系統(tǒng)，互不影響，便于穩(wěn)定澆注；

5）操控室集澆注、隨流孕育及真空對(duì)接于一體，一人操作；

6）此澆注機(jī)同樣可用于其他鑄造生產(chǎn)線。

本澆注機(jī)已申報(bào)國(guó)家專利。