內(nèi)燃機(jī)定位板質(zhì)量改進(jìn)

張紅坎，劉利平

（共享裝備股份有限公司，寧夏銀川 750021）

內(nèi)燃機(jī)定位板質(zhì)量改進(jìn)

張紅坎，劉利平

（共享裝備股份有限公司，寧夏銀川 750021）

為了解決內(nèi)燃機(jī)定位板鑄件上的夾砂、尺寸問題的質(zhì)量缺陷，本文通過采用增設(shè)擼芯頭和間距消失模支撐塊的方式來固定砂芯的方法，解決了鑄件夾砂和尺寸不合格的問題。

夾砂；尺寸不合；消失模；鑄件

鑄造過程中砂芯的固定（即芯頭的設(shè)計(jì)）是最重要的，它涉及到了鑄件尺寸的精度及其很多由于砂芯固定不好導(dǎo)致的夾砂、嗆火等鑄造缺陷。所以，砂芯的固定是每一位鑄造工藝設(shè)計(jì)者初始策劃工藝方案時(shí)就要考慮的問題。同一個(gè)產(chǎn)品，不同的工藝設(shè)計(jì)方案和不同的工藝設(shè)計(jì)者會(huì)有不同的砂芯固定方法?？傮w而言，砂芯在鑄型中有準(zhǔn)確位置，并能承受砂芯重量和澆注時(shí)液體金屬對(duì)砂芯的浮力，使之不致破壞，芯頭應(yīng)能及時(shí)將澆筑時(shí)產(chǎn)生的氣體排出型腔［1］。但是有些產(chǎn)品由于本身結(jié)構(gòu)的關(guān)系，砂芯不能很好的固定，或者采用芯頭固定會(huì)帶來新的鑄造缺陷，這就需要一些特殊的方法來實(shí)現(xiàn)砂芯的固定。本文利用砂型鑄造與消失模的混合應(yīng)用，解決了因芯頭固定問題導(dǎo)致的產(chǎn)品尺寸不合格及芯頭蹭砂帶來的夾砂問題。

1　產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及現(xiàn)有工藝

圖1是內(nèi)燃機(jī)定位板示意圖，圖2是其剖視圖，可以看到此內(nèi)燃機(jī)定位板整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且屬于薄壁件，最薄處皮厚僅為6.4 mm，材質(zhì)需求為HT300，并且要求鑄件能夠通過1MPa的壓力測(cè)試，質(zhì)量要求高。

圖1　內(nèi)燃機(jī)定位板示意圖

圖2　內(nèi)燃機(jī)定位板內(nèi)部剖視圖

2　鑄件問題及分析

圖3為鑄造此內(nèi)燃機(jī)定位板的現(xiàn)有工藝方案，采用此工藝方案，導(dǎo)致此定位板報(bào)廢的原因就是1#芯與2#芯之間的50 mm相對(duì)間距尺寸變小了。分析其原因：首先，檢查工藝給出的芯頭沿周的間隙（即圖3中箭頭1所示的位置），經(jīng)過測(cè)量此間隙為0.5 mm，符合金屬模具生產(chǎn)精度控制要求；其次，在排除了芯頭沿周間隙的問題后，為了尋找出問題的根本原因，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行跟蹤，發(fā)現(xiàn)2#砂芯下到型腔中后下不到底，操作者則采用修磨芯頭的方法使2#砂芯下到位，此修磨芯頭的操作間接導(dǎo)致了芯頭沿周間隙發(fā)生了變化；再次，2#砂芯上大下小并且大的方向面向與1#砂芯的方向，致使2#砂芯在自身重力的作用下也會(huì)有向左傾倒的趨勢(shì)。至此，找到了導(dǎo)致1#芯與2#芯之間的50 mm相對(duì)間距尺寸變小的根本原因，即由于芯頭與型腔配合間隙變大導(dǎo)致2#砂芯向1#砂芯方向傾倒，使得兩者將的間距變小。而使芯頭與型腔的配合間隙變化的原因有以下因素：一方面，2#砂芯下不進(jìn)去的原因是芯頭上流涂了一層涂料，工藝設(shè)計(jì)時(shí)可能沒有考慮涂料層的厚度導(dǎo)致施涂后的砂芯的芯頭尺寸變大；另一方面，工藝設(shè)計(jì)時(shí)考慮了涂料層的厚度，并留有了相應(yīng)的配合間隙，但由于涂料層的厚度與涂料的波美度有關(guān)系，而波美度標(biāo)準(zhǔn)又是一個(gè)較大的范圍值，此就導(dǎo)致了涂料層的厚度值波動(dòng)較大，當(dāng)波美度小涂料層較薄時(shí)，芯頭穿過型腔時(shí)配合就比較松，從而導(dǎo)致芯頭與型腔間的間隙較大，無(wú)法對(duì)2#芯起到固定作用，2#砂芯在重力作用下就會(huì)產(chǎn)生向1#砂芯方向的傾倒；當(dāng)波美度大涂料層厚度較厚時(shí)，芯頭的尺寸就會(huì)超過工藝所預(yù)留的間隙，砂芯就下不到底，而修磨芯頭又很容易使此配合間隙又變大了，又導(dǎo)致2#砂芯的傾倒。

圖3內(nèi)燃機(jī)定位板現(xiàn)有工藝

圖4工藝修改

3　工藝改進(jìn)

為解決以上問題，對(duì)此內(nèi)燃機(jī)定位板的現(xiàn)有工藝進(jìn)行修改，在2#砂芯的上部增加與上箱定位的擼芯頭，如圖4中箭頭2所示，這樣2#芯由上、下兩個(gè)芯頭固定就不會(huì)再有發(fā)生傾倒的風(fēng)險(xiǎn)。按照修改后的工藝進(jìn)行試生產(chǎn)，生產(chǎn)的首件產(chǎn)品尺寸合格，之后開始小批量生產(chǎn)，從拋砂后的鑄件看尺寸不合格的問題得到了解決。但是在2#砂芯新增加的芯頭附近有夾砂缺陷，小試共生產(chǎn)了14件，就有5件產(chǎn)生了夾砂缺陷，說明此工藝仍不完善，需要進(jìn)一步改進(jìn)。于是對(duì)于以上修改的工藝進(jìn)行重新的審核和評(píng)定，問題依然出現(xiàn)在了2#砂芯的下部芯頭與型腔的配合間隙上，若此間隙合適，則合箱過程中2#芯擼芯頭不會(huì)蹭砂；若間隙不合適，2#砂芯向左傾倒，而由于擼芯頭的存在，合箱時(shí)2#芯擼芯頭雖然將尺寸校正回來了，但是2#芯的擼芯頭與上箱間由于力的作用就會(huì)蹭砂子，導(dǎo)致了鑄件夾砂報(bào)廢。按照?qǐng)D4的工藝解決了尺寸問題，但帶來了夾砂問題，改進(jìn)不成功。

從以上兩次分析來看，問題的根本依然是型芯的配合間隙，但此間隙又取決于涂料層的厚度，而涂料層的厚度是一個(gè)不穩(wěn)定的值，為了解決此問題，提出了如下的解決方案：

方案1：型腔流涂料時(shí)用塞子將2#芯芯頭塞住，砂芯在流涂前將芯頭用膠帶粘住，這樣兩個(gè)芯頭都不帶涂料，也不存在涂料層的影響，可以讓型芯更好的配合。

分析：此方法可以解決型芯間隙匹配問題，但是操作繁瑣，效率低，另芯頭側(cè)面不流涂料，樹脂砂澆注后揮發(fā)的氣體會(huì)進(jìn)入鑄件，導(dǎo)致鑄件的嗆火，所以此方法不可行。

方案2：制作50 mm長(zhǎng)的尺寸卡板，調(diào)整兩個(gè)砂芯，直到卡板取出后砂芯不移動(dòng)方可合上箱。

分析：此方法可以解決芯頭蹭砂問題，但是砂芯間隙還是取決于涂料層厚度，如果間隙不合適，就需要用封箱泥條墊芯頭，反復(fù)試驗(yàn)，直到卡板取出砂芯不移動(dòng)方可，效率很低，對(duì)于大批量生產(chǎn)的鑄件來說此方法不可取。

方案3：使用芯撐固定的方法來固定砂芯。

分析：此方法效率高，好操作，不受砂芯間隙影響，但是此鑄件是內(nèi)燃機(jī)承壓部分，顧客要求不能使用芯撐，以免影響鑄件質(zhì)量，此方法也不能使用。

方案4：采用預(yù)埋芯，不存在間隙和偏移問題，除非砂芯斷裂。

分析：此模具已經(jīng)成型，若想改用預(yù)埋芯，模具修改量大，基本會(huì)將模具報(bào)廢，而且起模時(shí)如果砂箱吊不正容易掰壞砂芯，不建議使用。

方案5：采用消失模支撐塊代替方案2中的卡板和方案3中的芯撐來固定2#砂芯，保證尺寸。

分析：消失模支撐塊既能起到芯撐的作用，使砂芯芯頭位置準(zhǔn)確合箱時(shí)不蹭砂，而且在澆注后，消失模會(huì)氣化，對(duì)鑄件質(zhì)量不產(chǎn)生任何影響，具體實(shí)施方案如圖5。

圖5　消失模支撐工藝方案

先將圖5中箭頭4所指的2#芯芯頭與下型腔芯頭之間的間隙由原來的0.5 mm修改為1 mm，由于間隙增大，這樣在下型腔芯頭和2#芯芯頭均流涂的情況下，也能保證2#芯能下到底，但間隙大2#芯會(huì)向1#砂芯方向傾倒，這時(shí)再將50mm長(zhǎng)的消失模支撐塊墊到1#砂芯與2#砂芯之間，如圖5中箭頭3所示的位置，這樣就保證了2#芯尺寸不會(huì)錯(cuò)偏，合上箱時(shí)也沒有芯頭蹭砂的問題。以圖5工藝方案生產(chǎn)了首件，鑄件劃線合格，在消失模支撐塊部位沒有發(fā)現(xiàn)有消失模氣化后殘留的渣子，改進(jìn)成功。之后小批量試生產(chǎn)了20件，經(jīng)檢驗(yàn)均合格。此工藝方案對(duì)操作者的技能要求較低，生產(chǎn)效率高，是一個(gè)值得推廣的鑄造方法，如圖6所示為設(shè)有消失模支撐塊的合箱示意圖。

圖6合箱照片

4結(jié)論

1）在2#砂芯的上部增設(shè)擼芯頭解決了1#砂芯與2#砂芯間50 mm間距尺寸變小的問題，但產(chǎn)生了擼芯頭蹭砂而帶來的鑄件夾砂的缺陷，此改進(jìn)工藝仍不成熟；

2）在增加了擼芯頭的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的改進(jìn)是在1#砂芯與2#砂芯件50 mm間距中增設(shè)50 mm的消失模支撐塊，解決了擼芯頭帶來的鑄件夾砂缺陷，且此工藝操作簡(jiǎn)便，工藝改進(jìn)成功。

［1］ 王文清，李魁盛.鑄造工藝學(xué)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

Method to Solve the Problem of Dimension and Sand Inclusion of Internal Combustion Engine Strongback Casting

ZHANG Hong-kan LIU Li-ping
（Kocel Machinery Limited，Yin Chuan 750021，China）

Through a core fixed method，the sand inclusion and idmension defeets were solued to improve hte quality of internal combustion engine strongback.

sand inclusion，dimension defect，EPC，casting

TG249.4

A

文章編號(hào)：1674-6694（2016）03-0044-03

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.03.013

2016-04-26

張紅坎（1981-），甘肅平?jīng)鋈?，主要從事鑄造工藝設(shè)計(jì)、質(zhì)量改進(jìn)等方面工作。