KW静压造型线的造型工艺和生产应用

KW 静压造型线的造型工艺和生产应用

摘要：介绍了KW 静压造型线的造型工艺，造型线的一些技术特点和生产应用情况。 关键词：静压造型；工艺；生产

我厂103线设备役龄过长，精度下降和技术状态劣化，且装备技术和造型工艺技术落后，使造出来的铸型质量每况愈下；而另一方面，随着发动机铸件向技术含量高的轻、轿、重型发动机铸件拓展，对铸型的质量水平要求越来越高；而且随着产品品种的拓宽，造型线的技术规格（如砂箱内腔尺寸）已无法满足一些产品（如大马力柴油机缸体）的生产要求。因此，为适应生产发展的需要和有效提升我厂的市场竟争力，对该造型线进行更新改造就显得十分必要。

103线更新改造项目于09年立项，是2010年常柴重点技改项目之一，它在拆除原有国产103气冲造型线的基础上，重新建设KW 造型线的基础和配套设施，经多方论证，公司于2010年初从德国引进KW 造型线，经过半年多的安装和调试于2010年8月份投入试运行。

1、静压造型工艺

静压造型工艺是指气流预紧实加压实的造型工艺，适合于复杂铸件的生产。根据砂型的紧实难度可选择只进行高压压实或气流预紧实AIR-PRESSplus 2000，加随后的高压压实。

1.1工艺过程

造型工艺过程参见图1

所用造型机机型是下部带有举升机构的造型机，定量砂斗和多触头压头交替地运行到举升机构上方，模板通过旋转换位机构进出造型工位。举升机构一次举升后，定量砂斗向砂箱和余砂框内填加型砂，而后砂斗和压头换位，接着举升工作台再次上升并增压，实现密封。此后，气流预紧实阀快速打开，压缩空气流过型砂和模板上的排气塞，排放到空气中。在此过程中，型砂也流动起来，流向模板深凹处等难以充填和难以紧实的部位，填满加砂时出现的空穴；向下流动的型砂碰到模板表面而被预紧实。预紧实后，在模板附近的砂型紧实度最高。对于没有必要采用气流预紧实的产品，则取消此过程。气流预紧实后或举升工作台再次上升并增压后（不需要气流预紧实时），主动式多触头压头紧实砂型。最后，举升机构下降起模，设备回到初始状态，待新砂箱进入后，再造另一砂型。

阀门

压气框

添砂框

型砂

砂箱半箱

模型

模板框

1.2气流预紧实工艺参数

为了达到理想的预紧实效果，模板深凹处、模板外边缘和其他必要位置设置了排气塞。空气压力、气流预紧实阀的开通时间、气流预紧实时间都是可以预选的。

气流预紧实工艺要求储气罐内压缩空气压力为0.5~0.6Mpa。气流预紧实阀的开通时间KW公司在设计时已经考虑，在液压系统设计上保证气流预紧实工艺要求的快速开通时间。KW公司设定的开通时间使气流室的升压速率达到10~12 Mpa/s，早期静压造型的升压速率为3~5Mpa/s。气流预紧实时间由用户设定，预紧实时间太短达不到紧实效果，太长没有必要。一般为0.4s。到设定时间后，气流预紧实阀关闭，关闭后经一段供排气塞排气时间，再启动气流室余气排气。气流预紧实最小的排气面积为模板总面积的1.5%~1.7%。排气塞既具有排气功能，又具有进气功能，除可以增加砂型紧实度外，还可以避免起模时造成真空，避免坏型。

1.3多触头高压压实

采用主动式多触头压头按给定压力压实。压头压力范围是60~160N/cm2。多触头压头被分成3个压力区（周边区和两个内部区），根据模板布置，三个压力区的压力可以单独调整，以获得优良的砂型紧实效果。压力分区见下图：

1.4型砂加入

加砂斗加砂称量过程可以实现自动补偿。加砂斗的每一个百叶窗门都由独立的油缸控制开闭。可以根据模板不同区域的用砂量不同确定百叶窗门的开启顺序，做为造型参数。砂斗内设松砂装置，在往砂箱内加砂的过程中，砂斗内形成松砂气流，增加了型砂的流动性，有利于气流预紧实。

2、生产应用

2.1不断摸索，完善造型参数

静压造型是当今世界最先进的湿砂造型技术之一，具有紧实型砂能力强，可生产复杂铸件，铸件尺寸精度高、表面粗糙度好，模板利用率高，劳动条件好等优越性。为了快速适应新设备，生产出高品质铸件，我们在生产中根据工艺要求不断摸索，完善加砂量、压头压力等造型参数。例如L28机体，我们根据技术部门提供的硬度要求，不断调整造型参数，直到满足要求。

硬度单位：C 型

表示侧面（距分型面20mm 处）

机体、EH36机体、485机体、490机体、4L68机体、爱科机体、爱科油底壳、小松芯轴、广汽日野制动鼓、恒立端盖等20几种铸件的生产工作。

2.2喷涂料控制

生产机体时，为了防止铸件粘砂，下箱采用全喷醇基涂料工艺，上箱因温度相对较低而采用局部喷涂工艺。最近生产的机体陆续出现几件具有不规则孔洞、类似于砂孔的废品。经过分析大家一致认为是砂眼，采取的措施是控制制芯操作质量。不料，随后几天，该类废品越来越多，孔洞范围分布也越来越广，孔洞的特征看起来很像是型砂造戒的，极不规则且不光滑。一般认为该缺陷是由于机体50 50 50 50 50 50 50 40 35 30 35 35 35 35 35 50 上箱

外型下芯时，因砂芯方芯头超砂造成型砂散落在横浇道内，在浇注过程中由内浇道冲入型腔造成的砂眼。仔细观察分析，该缺陷由型砂引起的可能性并不存在，主要理由是：①型砂是湿砂，不应该会浮起来出现在砂芯位置上。以平日分型面的垮砂废品为例，造成的型砂砂眼总是出现在铸件底面；②横浇道具有很强的挡渣功能，即使型砂掉人横浇道内也未必能冲人型腔。为了验证，我们将型砂撒人一箱机体横浇道内，浇注结果该铸件内外腔表面质量相当光滑，连一个明显砂孔痕迹都没有出现，完全是一件合格品。在造型线现场通过仔细观察后发现：下型喷的醇基涂料较平时均有不同程度的增厚现象。

车间造型使用的是醇基涂料，由于对操作未作强制要求，操作者多凭经验操作，随意性较强。其特点是渗透性较强而强度很低，用手抚摸时便会使手上粘满了黑色的涂料灰粉。会不会是因为喷涂太厚、涂料强度低而使涂料漂浮造成了该类废品呢？为了验证，采取了下列控制喷涂措施：①严格控制喷涂厚度，规范了操作者喷涂的具体操作方法，由原来喷1～2个来回规定为只喷1个来回；②精确配置涂料，每次使用前搅拌均匀，测涂料性能指标，确保使用涂料的合格。通过采取上述措施，铸件夹涂料灰的废品很快就彻底消除了。

2.3重视日常维护保养工作

自动造型线是成套设备，系统复杂，连锁性强，每完成一个节拍，造型线几十台设备要完成几百个动作，众多的液、气压元件、电器元件都要正确无误地动作，对设备的完好性、可靠性提出了很高的要求。以静压造型机为例，其多个控制环节是由电伺服和液压伺服控制，一旦出现设备故障，处理的技术难度大，既浪费时间又浪费资金，这一点在设备调试阶段就显现了出来。

要提高设备的完好性、可靠性，降低设备故障必须从源头抓起，堵住了源头就避免了设备出故障以后的大麻烦。这个堵住源头的工作就是日常维护保养工作。

2.4加强培训，提高生产工人的操作水平

由于生产工人年纪轻的多，现场生产经验少，同时面对的又是进口设备，技术培训难度随之加大。为尽快提高员工的技能素质，根据自动化生产线及岗位操作的要求，针对每一个成员的岗位特点，制定了详细的教育培训计划，班组采用“以老带新”、“以新帮老”相结合，在现场由工作时间长、经验丰富的同志带领新来的同志；同时，班组请专业技术人员利用业余时间进行讲课，结合工作实际，和生产工人进行互动。另一方面注重加强安全教育培训，针对铸造生产危险性的特点，坚持以人为本，以现场为阵地，以管理为重点，注意引导生产工人从思想上，从行为上提高控制不安全因素能力，通过多种手段提高成员的技能水平和安全意识。如操作岗位，增加安全踏板，既保证了操作的方便性，又减少安全隐患；增加一台浇注专用行车；增加人工浇注平台；增加吊砂芯专用链条；增加浇包包盖放置装置等。

2.5为造型线创造好的外部生产条件

铸造生产是个复杂的系统工程，造型工序是核心，与之相配套的有熔炼、制芯、砂处理、清理等四大工序，只有各配套工序充分保障造型自动线的运行，造型自动线才能形成生产能力。

为了保障造型自动线的开动率，铸造厂增添一套制芯中心来缓解制芯瓶颈压力；原有的砂处理系统先期改造，把砂处理能力从原100吨/小时提高到180吨/小时，能够较好地满足静压线的需要，降低了废型率。同时新增浇注铲车专门用来铲铁水上线，使这些因素对造型线的影响时间大幅度减少。徐国庆

技师论文

论文题目：KW静压造型线的造型工艺和生产应用论文作者：徐国庆

常柴铸造厂

2011年12月