鐵模覆砂的生產(chǎn)與應(yīng)用

江 潔，朱銀法，胡笑奇

（麗水學(xué)院，浙江 麗水 323000）

鐵模覆砂的生產(chǎn)與應(yīng)用

江 潔，朱銀法，胡笑奇

（麗水學(xué)院，浙江 麗水 323000）

簡單介紹了鐵模覆砂的發(fā)展概況和原材料的選擇，著重論述了我國鐵模覆砂的生產(chǎn)應(yīng)用情況和未來的發(fā)展前景。研究對提高鑄件的成型質(zhì)量及制模過程能源消耗的減少具有一定的意義。

鐵模覆砂；鑄造；生產(chǎn)線

鐵模覆砂鑄造的鑄型外殼為鑄鐵，在內(nèi)腔表面覆上一層6～10mm的覆膜砂后加熱固化成型。鑄造所用的砂子粒度細(xì)，可顯著提高鑄件的尺寸精度和表面品質(zhì)，并且用砂量少，可大大降減少造型加熱時間和能源消耗。因此該鑄造在歐美、日本及韓國等一些國家的鑄造業(yè)中應(yīng)用廣泛。我國最早于20世紀(jì)70年代開始研究鐵模覆砂技術(shù)，隨著汽車、摩托車等機(jī)械行業(yè)的迅速發(fā)展，目前我國覆膜砂行業(yè)取得了很有成效的進(jìn)展，鐵模覆砂技術(shù)廣泛用于汽車缸體、缸蓋、各類管件、泵體等各種復(fù)雜鑄件的生產(chǎn)。本文從覆膜砂的原材料選擇，鐵模覆砂鑄造生產(chǎn)線工藝流程及造型過程等方面進(jìn)行研究，以期能夠進(jìn)一步減少覆膜砂的環(huán)境污染，改進(jìn)覆砂造型工序，有效解決復(fù)雜零件的吹砂口布置問題，使造出的殼型厚度均勻容易控制，造型的質(zhì)量得到提高。

1 覆膜砂的原材料

鐵型覆砂的工藝生產(chǎn)過程中（造型、造芯）只用一種原料，即覆膜砂。覆膜砂一般由原砂、粘結(jié)劑、固化劑、潤滑劑和特殊添加劑組成，選用性能要求如表1所示。

表1 覆膜砂的原材料的性能要求

2 鐵模覆砂鑄造的生產(chǎn)應(yīng)用

2.1 鐵模覆砂鑄造生產(chǎn)線工藝流程

鐵模覆砂鑄造的生產(chǎn)工藝流程包括：造型、合箱、澆注、冷卻、開箱、出鑄件、鐵型清理等工序，如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)線工藝流程圖

鐵型覆膜砂鑄造生產(chǎn)線正常工作流程從澆注開始，在澆注前放好澆口杯。澆注完畢待澆口杯內(nèi)鐵水半凝固時人工鏟去澆口杯。經(jīng)冷卻、取箱扣后，鐵型通過平車轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)入提升機(jī)，將鐵型從平車上提起進(jìn)入機(jī)動輥道。開箱機(jī)開箱，將上型提起后，鑄件留在下型，下型進(jìn)入出鑄件機(jī)。出鑄件機(jī)機(jī)械手夾出鑄件放入準(zhǔn)備好的料斗內(nèi)。下鐵型、上鐵型一起進(jìn)入過渡小車，通過過渡小車將鐵型轉(zhuǎn)運(yùn)到清理段，并完成上下鐵型前后次序交換。上下鐵型在翻箱機(jī)翻箱，使型腔面朝下，上型翻轉(zhuǎn)目的是清除背面澆注時留下的殘砂、鐵豆等。上下型先后送入頂射孔機(jī)，清通射孔內(nèi)的型砂，再進(jìn)入震動落砂機(jī)清理型腔內(nèi)的殘砂。清理后的鐵型通過翻箱機(jī)翻轉(zhuǎn)正面朝上，人工檢查后，根據(jù)鐵型溫度進(jìn)行調(diào)溫處理，調(diào)溫后的鐵型經(jīng)過翻箱后正面朝下，等待造型。通過送箱系統(tǒng)將上下鐵型一起送入造型機(jī)進(jìn)行覆膜砂造型，送箱系統(tǒng)完成粗定位。造型完成后的鐵型送入翻箱機(jī)翻箱，使鐵型正面朝上以檢查覆膜砂質(zhì)量，并進(jìn)行澆口處理，需要下芯的完成下芯。在合箱前上箱翻轉(zhuǎn)正面朝下，上下鐵型先后進(jìn)入合箱機(jī)完成合箱。合好的鐵型通過過渡小車送入到澆注段，并通過提升機(jī)將鐵型置于澆注平車上。上箱扣好后，等待澆注。

2.2 覆砂造型

鐵模覆砂鑄造的關(guān)鍵工序就是造型過程，產(chǎn)品的成品率高低直接受造型工序的影響?，F(xiàn)在國內(nèi)已有不少的鑄造機(jī)械廠家生產(chǎn)專用的鐵模覆砂設(shè)備，可以實現(xiàn)從合模到射完砂鐵型移出的全過程自動控制。

（1）造型設(shè)備一般根據(jù)分型面分為垂直分型機(jī)型和水平分型機(jī)型兩種分法。垂直分型無箱造型是在造型、下芯、合型及澆注過程中，鑄型的分型面呈垂直狀態(tài)（垂直于地面）的無箱射壓式造型法。目前垂直分型無箱射壓造型線生產(chǎn)速度最高可達(dá)510型/h，相當(dāng)于普通脫箱造型自動線造型速度的3至7倍。水平分型機(jī)型有單工位和雙工位分型。水平分型造型機(jī)下芯和下冷鐵比較方便，而在垂直分型時，為使下芯穩(wěn)固，往往需要設(shè)置特殊的芯座，對一些芯頭較復(fù)雜的型芯很難處置。在模板面積的利用率上，水平分型比垂直分型要高。用水平造型線生產(chǎn)鑄件具有投資少，工藝傳統(tǒng)、簡單，工藝出品率高，模樣、澆道在模板上布局方便等優(yōu)點(diǎn)，適用于小型、大批量鑄件的生產(chǎn)模式。

圖2 頂吹式吹砂系統(tǒng)簡圖

（2）就采用水平分型的造型機(jī)來說，目前普遍使用的吹砂系統(tǒng)是側(cè)吹式吹砂系統(tǒng)，吹砂口布置在芯盒的側(cè)面，噴砂嘴固定不動或水平移動，其特點(diǎn)是對噴砂嘴的要求不高，不存在跑砂等問題，但對一些形狀復(fù)雜的零件的吹砂口布置帶來一定的困難，射砂通道也較長，造成覆膜砂的浪費(fèi)。當(dāng)覆砂層的厚度小，而且要求均勻，采用側(cè)吹式砂系統(tǒng)很難滿足上述要求。若將吹砂口豎直布置，換成如圖2所示的頂吹式吹砂系統(tǒng)，噴砂嘴根據(jù)工作要求可以進(jìn)行上下移動，就能有效解決復(fù)雜零件，特別是水平投影面相對較大的零件的吹砂口布置問題，使造出的殼型(或芯型)的厚度均勻容易控制，提高造型的質(zhì)量。

2.3 鐵模覆砂鑄造的零件

圖3所示為部分用鐵模覆砂鑄造的鑄件，有曲軸等軸類零件，液壓閥體類零件，車輛配件類鑄件等。鐵型覆砂鑄造采用覆膜砂熱固化成型，鑄型具有尺寸精度高、表面質(zhì)量好，沒有退讓性等特點(diǎn)，特別適合各類質(zhì)量要求較高的鑄件，尤其對于球鐵鑄件，可以充分利用其自身的石墨化膨脹達(dá)到自補(bǔ)縮的目的，實現(xiàn)無冒口鑄造。因此該鑄造技術(shù)廣泛應(yīng)用于球鐵曲軸、凸輪軸、平衡軸、耐壓閥體、缸套，耐磨齒盤、齒輪坯、汽車方向器殼體、轉(zhuǎn)向節(jié)、輪邊器殼、制動鼓、剎車鼓、鐵路車輛配件等鑄件的生產(chǎn)。

圖3 鐵模覆砂鑄件

3 結(jié)束語

裝備制造業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)，而鑄造是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。與良好的政策環(huán)境與蓬勃的市場需求相對應(yīng)的，是國內(nèi)企業(yè)普遍存在的鑄造加工設(shè)備落后，鑄件的精度低，生產(chǎn)效率低，能耗高，加工能力嚴(yán)重不足。鑄造是排污最大的行業(yè)之一，目前我國生產(chǎn)噸鑄件的耗能、排污遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工業(yè)發(fā)達(dá)國家。鐵模覆砂鑄造鑄件的精度高、鑄造用砂少、能耗低的明顯的優(yōu)勢，它屬于綠色制造工藝技術(shù)，大大降低了覆膜砂的用量，從而也減少了在制模過程中的能源消耗和鑄造過程中廢氣、廢渣的排放，市場前景非常廣闊。

[1]黃列群，潘東杰.鑄造工程[J].造型材料，2000(4):18-20.

[2]張才元.覆膜砂技術(shù)綜述[J].鑄造設(shè)備研究，1995(4):45-51.

[3]馮維彥，陳金誠.實現(xiàn)綠色壓鑄的一些途徑[J].鑄造，2010（10）：1034.

Production and App lication of Iron Mold Coated Sand

JIANG Jie，ZHU Yin-fa，HU Xiao-qi
(LishuiUniversity,Lishui Zhejiang 323000，China)

This paper briefly introduces the developmentsurveyor ironmold coated sand and selection of rawmaterials,focuses on the production and application situation of our country iron coated sand and future development prospects.Research has a certain significance to improve the quality of castings and reduceenergy consumption ofmould during casting.

ironmold coated sand；casting；production line

TG24

B

1672-545X（2014）04-0039-02

2014-01-07

麗水市公益性技術(shù)應(yīng)用項目（2012JYZB31）

江 潔（1981—），女，浙江麗水人，講師，碩士，主要從事機(jī)械專業(yè)的教學(xué)和研究工作。