造型線的工藝選擇與實施一定要綜合考量

一汽鑄造有限公司高級工程師 劉文輝 博士

在鑄造生產(chǎn)中，潮模砂造型的分型方式可分為水平分型、垂直分型造型兩種，由于水平分型造型較垂直分型造型具有方便下芯，砂芯芯頭結(jié)構(gòu)簡單易于定位，以及易于安放冷鐵、冒口、過濾網(wǎng)等輔助器材，一型多件生產(chǎn)時工藝條件相同，工藝設(shè)計簡單，工藝適應(yīng)性廣，型板利用率高，可進(jìn)行大件生產(chǎn)，對型砂要求低，以及砂箱有銷子定位，兩半型之間定位尺寸精度高且在砂型傳輸過程中不會產(chǎn)生錯位等優(yōu)勢，所以是目前鑄造生產(chǎn)中最普遍的分型方式。

水平分型造型設(shè)備也因針對的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同而呈現(xiàn)不同的成形工藝方法，現(xiàn)在普遍采用的造型工藝有靜壓造型、氣沖造型、震擊造型及水平脫箱造型。由于靜壓造型砂型的硬度分布合理，砂型及鑄件的尺寸精度相對較高，便于生產(chǎn)附加值較高的復(fù)雜類鑄件，所以目前該種造型方法在國內(nèi)的汽車鑄件生產(chǎn)行業(yè)應(yīng)用較為廣泛，基本上汽車鑄鐵缸體、缸蓋鑄件的供應(yīng)廠家多選用該種造型方式進(jìn)行鑄鐵件的生產(chǎn)。

在造型線的選擇過程中除了要考慮設(shè)備的先進(jìn)性外還要考慮產(chǎn)品的針對性，以及與相應(yīng)設(shè)備的配套性，如對于靜壓造型線所針對的產(chǎn)品最好為復(fù)雜類且附加值含量較高的鑄件，與其相對應(yīng)的要配套相應(yīng)的冷芯制芯機、精整清理線等配套設(shè)備，這樣整體設(shè)備的投資就會較高，所以采用這種造型方法生產(chǎn)結(jié)構(gòu)簡單的鑄件將會是得不償失的一種選擇，而震擊造型可能成為一種效益更好的選擇。

我公司在潮模砂鑄鐵件的生產(chǎn)中同樣皆選用水平分型的生產(chǎn)工藝進(jìn)行鑄件生產(chǎn)，在“十二五”改造后鑄造公司將擁有9條靜壓造型線。其中鑄造一廠5條靜壓造型線（3條KW線，兩條HWS線），砂箱外尺寸為：1350mm×950mm×450/400mm；1450mm×1100mm×420/380mm；1250mm×900mm×400/400mm。砂箱內(nèi)尺寸：1100mm×760mm×320／320mm；鑄造二廠兩條靜壓造型線（一條KW線，另一條日本新東線）砂箱尺寸皆為1200mm×800mm×350／300mm；此外無錫鑄造廠一條HWS靜壓造型線，鑄造研究所一條HWS造型線。圖1、圖2為德國KW靜壓造型線。

目前及未來規(guī)劃中，采用造型線生產(chǎn)的主要產(chǎn)品為灰鑄鐵缸體、缸蓋，以及蠕墨鑄鐵缸體、缸蓋。其中鑄造一廠主要以生產(chǎn)商用車發(fā)動機缸體為主，無錫鑄造廠以生產(chǎn)商用車發(fā)動機缸蓋為主，鑄造二廠以生產(chǎn)乘用車發(fā)動機缸體為主。其產(chǎn)品如圖3～圖7所示。

采用雙主機靜壓造型線時，其生產(chǎn)率一般在70～100箱/h，如鑄造二廠新東造型線的生產(chǎn)能力為102型/h，承擔(dān)著大眾888三代發(fā)動機缸體的生產(chǎn)任務(wù)。為了滿足造型線生產(chǎn)效率的要求，保證設(shè)備的開動率，要根據(jù)產(chǎn)品的工藝要求及結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行，制芯、清理、熔化及配砂等工部的配套設(shè)計，使生產(chǎn)的各工部能協(xié)調(diào)進(jìn)行，避免出現(xiàn)短板，影響生產(chǎn)效率。

為了滿足大批量缸體的生產(chǎn)需求，我公司鑄造一廠與鑄造二廠都引進(jìn)了羅拉門第的制芯中心，圖8～圖10為中重型發(fā)動機缸體生產(chǎn)配制的制芯中心及砂芯芯組，其主要技術(shù)參數(shù)如下：

（1）芯盒尺寸 112kg制芯機：≥1500mm×800mm×200/200mm；70kg制芯機：≥1200mm×800mm×600mm。

（2）射砂面積 112kg制芯機：≥1300mm×150mm；70kg制芯機：≥1100mm×700mm。

（3）生產(chǎn)率≥50套/h。

制芯中心主要生產(chǎn)曲軸箱芯及前后端芯并進(jìn)行組裝，為實現(xiàn)匹配的生產(chǎn)，還為生產(chǎn)線配備了多臺40～80L的冷芯制芯機。同樣生產(chǎn)乘用車缸體的鑄造二廠除配備制芯中心外，還配備了多臺40L的冷芯制芯機。

在澆注工部，所有靜壓造型線都采用氣壓保溫澆包進(jìn)行澆注，通過氣壓保溫澆包對澆注速度、澆注溫度進(jìn)行精確的控制，確保澆注過程完全滿足工藝要求。

熔化工部除鑄造二廠采用沖天爐與工頻爐雙聯(lián)熔煉外，其余兩廠均采用中頻感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉，中頻爐爐料采用廢鋼回爐料加增碳劑，爐內(nèi)調(diào)整成分，鐵液導(dǎo)入氣壓保溫澆包前進(jìn)行一次孕育，由氣壓保溫澆包進(jìn)行澆注時進(jìn)行二次孕育，以保證鑄件材質(zhì)性能。

清理工部采用缸體精整線，通過機械手式拋丸機將缸體、缸蓋類鑄件的內(nèi)腔清理干凈，鑄件內(nèi)腔的雜物殘留量小于400mg，圖11為生產(chǎn)率為80件/h的機械手式拋丸機。

圖1

圖2

圖3 汽油機缸體

圖4 柴油機缸體

圖5 柴油機缸蓋

圖6 商用車蠕墨鑄鐵缸蓋

圖7 商用車灰鑄鐵缸體

我公司大量采用水平分型的靜壓造型線進(jìn)行相應(yīng)的汽車零部件生產(chǎn)，主要是基于水平分型造型線的工藝適應(yīng)性及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行的一種選擇。由于垂直分型造型線的生產(chǎn)效率是水平分型造型線生產(chǎn)效率的2～3倍，故砂芯較少的零件（如剎車盤）采用垂直分型造型線生產(chǎn)是一種更好的選擇。因此，無論是水平分型還是垂直分型，無論是靜壓造型還是震擊造型，其工藝的選擇與實施一定要根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能要求，產(chǎn)品的工藝要求，以及市場價格、成本等方面綜合考量，以確定最終的合理方案。

圖8

圖9

圖10

圖11