制芯過程中砂芯排氣方法的探討

齊亞平，鮑玉娟，王 志，耿國芳，李永亮

(1.濰柴動力股份有限公司，山東濰坊 261001;2.濰柴動力（濰坊）鑄鍛有限公司，山東濰坊 261199)

制芯是鑄造過程的重要環(huán)節(jié)，砂芯品質(zhì)直接影響鑄件精度及表面質(zhì)量。在射砂過程中，如果芯盒型腔內(nèi)某一處空氣未被排出，該處壓強增大，形成正壓，阻止芯砂朝該處流動充滿該處形狀，造成砂芯緊實度不夠[1]，如圖1 所示，影響了砂芯質(zhì)量，造成砂芯報廢。因此，為了提高砂芯的合格率，設(shè)計合理的排氣方法顯的尤為重要。

圖1 射不實的砂芯

1 常見砂芯排氣方法

1.1 排氣塞排氣

排氣塞是用于模具內(nèi)部能將空氣及其他雜氣排出從而提升模具產(chǎn)品品質(zhì)的一種模具配件。排氣塞尺寸設(shè)計要合理，應(yīng)能防止砂粒鉆入槽內(nèi)堵塞排氣塞，從而影響腔體排氣。

排氣塞一般設(shè)置在形狀規(guī)則且面積較大的地方，如圖2 所示。排氣塞的優(yōu)點是安裝簡單，但是在生產(chǎn)過程中需要經(jīng)常清理，在清理過程中容易造成排氣塞損壞。而且復(fù)雜型腔面?zhèn)让鏌o法加排氣塞，且熱芯盒排氣塞易堵塞，不易清理和更換。為了有較好的排氣效果，芯盒排氣塞的設(shè)置還應(yīng)注意以下幾點：（1）盡量避免與射砂嘴相對，各射砂嘴至排氣塞保持大致相同的距離；（2）設(shè)置在砂流交匯處、拐彎處；（3）設(shè)置在射砂方向的背面和砂流到達(dá)的遠(yuǎn)端。

圖2 在工裝大平面處布置排氣塞

1.2 排氣槽排氣

在不易布置排氣塞的地方可以設(shè)計排氣槽進(jìn)行排氣，如圖3 中所示的排氣槽及排氣孔，這些位置比較狹小，無法安裝排氣塞，即使勉強安裝排氣塞，更換也相當(dāng)麻煩。但氣體必須排除。于是，在就近分型面處順著氣流方向增開排氣槽，一般排氣槽深度為0.2～0.4mm。實踐表明，在芯盒接觸面的關(guān)鍵處開排氣槽，排氣效果很好。

圖3 排氣槽布置

1.3 頂芯桿排氣

芯盒中有凹坑，當(dāng)凹坑深度深、面積小時，往往在射砂制芯時，此部位芯盒排氣不暢，無法直接在芯盒上布置排氣塞，從而導(dǎo)致此部位砂芯射不滿或射不實，造成砂芯報廢。

1.3.1 頂芯桿銷邊排氣

工裝部分位置頂芯桿可以做成多邊形狀，利用頂芯桿間隙進(jìn)行排氣。如圖4 所示水套砂芯，該處小芯頭易射不實，將該處頂芯桿修磨出棱角增加排氣后該缺陷得到解決。

圖4 修磨頂芯桿排氣

1.3.2 頂芯桿增加排氣塞

在設(shè)計時可將頂芯桿設(shè)計成帶有排氣塞的方式來增加排氣，如圖5 所示，此排氣方法安裝簡單，更換方便。此方法由于受頂芯桿尺寸的約束，所加的排氣塞面積有限，僅適用于表面平整且發(fā)氣量較小的地方。

頂芯桿削邊排氣和頂芯桿增加排氣塞兩種方式可以合并使用，效果更佳，且更換方便，成本較低。

1.4 工裝活塊排氣

在砂芯結(jié)構(gòu)復(fù)雜，芯盒上通道狹窄處無法直接安裝排氣塞，導(dǎo)致砂芯射不實，通過制作與砂芯結(jié)構(gòu)隨形的活塊，在活塊上開排氣通道或者加排氣塞，既保證了砂芯的完整，也解決了砂芯射不實的問題。

1.4.1 在活塊側(cè)面增加排氣塞

在芯盒砂芯排氣設(shè)計受限、復(fù)雜、狹窄型腔處，設(shè)計活塊加排氣塞結(jié)構(gòu)。設(shè)計的工裝活塊與芯盒本體之間采用間隙配合，分型面上加排氣孔，給砂芯排氣提供了有力通道，活塊側(cè)面打上排氣塞，可保證砂芯射不實位置氣體可直接排出。

1.4.2 在活塊上設(shè)計排氣通道

此種排氣方法可以實現(xiàn)復(fù)雜形狀的砂芯的排氣，保證射砂緊實，同時也能實現(xiàn)快速安裝。

如上圖所示，與砂芯隨形的活塊2 通過兩個螺栓3 固定在芯盒本體1 上，在活塊2 上開一定數(shù)量的排氣通道5，保證了在射砂時具有足夠的排氣面積，排氣通道的尺寸既要能保證氣體能順利排出，也要保證射砂時不能跑砂。

圖5 頂芯桿加排氣塞

圖6 活塊側(cè)面增加排氣塞

圖7 工裝與活塊安裝示意圖

圖8 A-A 截面

圖9 活塊視圖

活塊2 做成臺階式，活塊側(cè)面上半部分與芯盒本體之間屬于過盈配合，保證在射砂過程中不跑砂，活塊側(cè)面下半部分與芯盒本體之間有一定的間隙6，活塊底部與芯盒本體之間存在間隙7，間隙6 和間隙7 與芯盒本體上的出氣孔相通，在射砂時，砂芯排出的氣體通過排氣通道5 進(jìn)入活塊與芯盒本體的間隙6 和間隙7，最后通過芯盒本體上的出氣孔4 將氣體排出，實現(xiàn)在制芯過程中的排氣。

2 結(jié)束語

在芯盒設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)不同的砂芯結(jié)構(gòu)，設(shè)計合理的排氣系統(tǒng)，對于排氣比較困難的部位,需要設(shè)計獨特的排氣結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)氣體的流動,保證射砂充型時氣體的順暢排出，能制造出無缺陷砂芯。