PDF《我国铸造设备的现状与思考》

铸造 专辑 专题综述Topi cal Rev i ew 我国铸造设备 的现状 与思 考 济南铸造锻压机械研究所 ( 山东

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2 2 ) 胡茂 丰铸造是机械工业的一道重要工序,汽 车 、农 机 、冶金矿 山机械 、铸铁管件 和机床等产 品中 ,铸 件都 占有较 大的比重 .

我 国是一 个铸 件生 产大国, 现 年产量 约为

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0 0万t,居世 界首位 ,且随着欧美 制造业向中国转移,产 量还在不断地 增加,有 关机构估计到

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0 5年将达 到1500~1

7 0 0万t.铸造作 为一 门学科 ,主要 由材料 、工艺 、设备 等三部分组成 .三者 对铸 件 质量都 起 着重 要作 用.其中设备 和工 艺的关 系更加 密切 ,设 备是在工艺研 究 的基础上开 发的,因此 在谈 论铸 造设 备状 况时,必然要涉及 到j 二艺.这里将就砂型铸造 的各道 主要 工序和某些特 种工艺设 备 的现状 、发展趋 势与希望 作些讨论.

一、我国铸 造机 械设备现 状 目前 ,我 国铸造行业 除少数大型 国营企业和外 资企业的铸造装备 比较好 以外 ,多数铸造 车间的技 术装备 比较差 .从铸造设备 的生产供应 角度看 ,国 内铸造设 备厂能供应 的大多也是适合 中小 型工 厂的 中等 技术 水平的装 备 ,对 高生产率、高精 度的产品,多数 是依靠进 口或与 国外 厂商合作供货 ,外商提供技术 与主机 ,国内配套组线 .

1 . 砂处理设备我国自1952年就 开始生 产砂 处 理设 备 ,对砂 处理 中的主要 设备 混砂 机做 了大量 工作 ,碾轮 式、摆轮式、转 子式、行 星转子式、逆 流转子式等型式的各种规格混 砂机 相对 较齐 全 ,也 在不 断地 完善,基本能适应 国内市场 的需求 ,但在大容 量混砂 设备 和可靠性上,如

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0 m / h以上产品还不如德国Eirich、美国 S i mp S O D等公司.E i r i c h公 司在

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8 9 年GIFA展 览会上就已展 出真 空混砂机,它 是全密封式 的 ,混合料在一定 的真空度 下 ,水分沸腾蒸 发 的温度较 低 ,这样可使混砂机 中旧砂 的水分在 常温 下变为水蒸气 被抽 走 ,带走 了热量 ,对型砂起冷却 作用 ,整个混砂 系统 又可将水蒸气冷 凝作为水源返 回到混砂机 中.其优点 是型砂可迅速均 匀冷却 ,是一个安全的 、全封 闭系统 ,无粉料损失 ,无除尘系 统 ,对环境 无污染 ,而且混 出的型砂不成 团,目前 已在 生产中使用.砂处理工 艺流程 中的混砂 、筛砂 、松砂 、冷却 和破碎等成套设 备 ,我 国大多设 备生产 厂商都 能供 应 ,但单机 大容量 的产 品 ,如混砂 机 、旧砂 冷却系 统的性能和可 靠性 以及全 系统 的 自动控制技术 还不 如国外 产品.一 个高 水平 的 系统是 将 旧砂 、新砂 、 膨润土 和煤粉等 都作精确的定量 ,并对旧砂 的水 分 、温 度作精确的测 量和控制,水 量的加入是通过对温度值的计算得 出的 ,这方 面我们与 国外 的差距 较大.2.造 型设备造型工序决定铸 件的表 面质量 和尺寸精度 ,是 整个铸 造机械化生 产过程的核心工序 .我 国已能提 供包括震 压式 、气动微 振式 、射压式 、高压造 型和 气 流冲击 造型等各种 型式 的造型机 .2 0世纪80年 代 中期 以前基本是 以气 动微振造型机 为主 ,砂箱 内 尺寸最 大为

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0 0 mm*8

0 0 mm.1

9 8 4年GI F A展览 会上 GF和BMD公 司展 出 了气 流冲击造型设备,它是一种 冲击波 造型 法 ,在装 有型 砂 的砂 箱上 方,空气压力 瞬间升 高 ,极 高 的升 压速度 造成冲击 波,对型砂 进行紧实,形 成靠近模样的砂型表 面硬 度高,远离模样 表面的型砂 紧实度 逐层降低 ,这种紧 实度分布符合 工艺 要求 . 日本新 东公 司生产 的静压 造 型机 ,可完 成重 力 加砂 、气流 加压 再机 械 补压 , 这 比气 流 冲击 多一 道补压 ,紧实效 果较好 .随着 气 冲的 出现,静 压造型也在提高其气流速度,如 A P K 静压造型机的气流压力由0.5MP a降到0.3MP a ,升压时间由0.3s缩短到0.

0 2 s , 已达到气流 冲击 造型的数量级 ,属于气 冲加压类 型 ;

德 国KW 公 司也 将原多触 头高压造型机增 加 了真 空加砂、气流预 紧实 ,但机器 结构复杂 ,造 价较 高 .气 冲与静压工艺 设备的开发 ,使铸 件精度有 了很 大提 高 ,如一汽 的后桥 震压线改 为气 冲线后 ,铸件 尺寸 精度 由原来 的cT9~cT

1 1提高到cT 7~cT

8 ,铸 件重量 减轻

8 %.最近 日本新 东公 司 又将 原来 结构较为复杂的静压造 型机简化结构 ,开发出将气流加 机棱 I凡( 热掘I)2

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4 年晕3期 维普资讯 http://www.cqvip.com 专题综述TopicalReviewtIIB铸造 专辑 压 、预紧实 、补压等 工艺合并为单一工位 ,用 流态 化加砂并对 型砂 的高度进行控制 ,配 以完善监控 系统的AC E造 型机 . 这种机器的造型时问比AP K 型 缩短

2 0 %,压缩 空气 消耗 量节 省37%,液压 功率减少

7 7 %,没有 撒 落砂 ,用砂量减 少17%,被称为环保型造 型机.我国紧跟世界潮流 ,在气 冲造型 上做 了很 多基 础性 研究 与工艺开发工作 ,已可提 供 砂箱 面积 达1.6m的气 冲造 型机 和 相关 的辅 助装 置 .但在单机 的生产率和可靠性上 尚存差距 .静压造型线大都 由国外提 供主机 ,国内生产辅机 . 对于垂 直分型和水 平分型造型线 ,我 国也 能提 供几个 品种 ,但性能 与国外名牌产 品差距较大 ,规 格也较少 .最新的DISA2

3 0垂 直分 型 无箱 造 型线 的 生产 率 可达

5 0 0型/ h ,合型精度≤0.

1 mm,在 工艺上 也有预紧实 的功 能 ,使 砂型紧实 度 高且 均匀.DI S A造型线 自1964年开发 以来 ,世界上 已有 上千条在运行,砂 型尺寸由500mm *4

0 0 mm 到95 0m m *7 00mm . 现在铸 造设备厂在造型线 的设计上开始采用模 块 化设计 ,对辅助装置采用 可靠性较 高的机构 ,并 实现标 准化 、系列化设计 .这种组线方式 可大大提 高造型线 的可靠性 和设计速度 ,同时也 给制造 、安装、调试 与维 护带来 方便 .造型线上 的传 动机构都 在 开始采用 金属切削机床上行之有效 的元器件 ,如 伺服系统 .德 国原 B MD公 司的造 型线就是 采用 交 流伺服 电动机驱动 ;

控 制上采用大型 可编程序控 制器(PLC),或 P L C加微型 计算 机 .系 统具有 工艺参数检测 、存储 、故 障诊断等功能 ;

布置上考虑 多 品种生产 ,开始 配置模 具库 和快 速更 换模 板装 置,其造型工艺参数也 随模板 更换而改变 .这种较高水 平的造型线我 国有些生 产厂也开始提供 ,如提供给 一 汽二铸的气 冲造型线上就 采用 多个 电动伺服推杆 来 代替 以前常用的液压缸 ,取得 了 良好的效果 .

3 .制芯 设备制芯的工 艺方 法很多 ,有粘土砂 、油砂 、热芯 盒 、壳芯 和冷芯盒等制芯工艺 .随着树脂 生产供应 和价格 问题 的逐步解 决 ,批量生产 的铸造厂 多数选 用热芯盒 、壳芯 、冷 芯盒等 .壳芯工艺 由于是 采用 干态的树脂覆膜砂 ,可以作为商品供应 .不需单独 建砂 处理系统 ,制 芯操 作也较方 便 ,且 具有 强度高、可长期保存 、中空芯 的发气 量较少等优点 ,使 用范 围 比较 广.垦塑丝竺.!壳芯机 从结构上 看是 由射 芯机 与 芯盒 加热装置、翻转排砂 机构 以及机械化取芯装置等逐步完 善 起来的 . 目前 我国能 提供 各种型式 ( 垂 直分 型 、水 平分型 )性 能较好且 相对 比较可靠 的壳 芯机 ;

仅江 苏无锡市就有 多家企业 生产壳芯机 ,多数厂 家具 有 利用计算机软件 和加 工中心来开发芯盒 的能力 ,做 到交钥匙工程 . 冷芯盒制 芯是砂 芯在常温的芯盒 中硬化 ,其尺 寸精度很高 . 目前 欧美国家多数铸造厂都在用 冷芯 盒 .用冷芯盒制芯 ,可使 缸体铸件 的壁 厚控 制在

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3 mm.我 国汽 车行 业已开始采用冷芯盒工艺,设备多是进 口的.个别 制造厂能提供制芯设备 ,但 废气 处理等装置也多 为国外技术 . 由于硬化 时气体 的发生和废气处理等技术 比较 复杂 ,使用成本也 比较高,所 以尚没有像壳芯 那样被 广泛使用 . 近几年 ,射芯机本体结构没 有大的变化 ,但其 外 围设备 ,如取芯 、去飞边 、粘结 、组装和上涂料 等机构 均有进展.

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8 9年GI F A展 览会 上 .德 国Laems p e 公司就展出了制 芯 中心 系统.它 由混 砂机、射芯机 、固化 剂 的定量 与储藏 、气 体发 生器 、 废气处理装置 以及砂 芯上 涂料 和搬运 等 装置 组成 , 整个 过程都在 可以封 闭 的舱 内按程 序全 自动进行 . 随后 西班牙 L OR AME NDI 公 司提 出 自动锁 芯工 艺(KevCore),即先制造带工艺孔 的砂 芯 ,再 将 多个 砂芯组合在一起 ,利用 工 艺孔进 行 二次填 孔 固化 , 形成 一个复杂 的组合砂 芯 ,然后上涂料 、烘干 .各 道工 序之 间都 可用 机 械手 操作 ,连接、定 位 精确 , 对汽 车缸体类复杂砂芯总体尺寸误差