精密冷芯盒组芯造型技术.pdf

18 2017年第1期铸造工程Foundry Engineering精 密 冷 芯 盒 组 芯 造 型 技 术邱 壑 （ 苏 州 明 志 科 技 有 限 公 司 ， 江 苏 苏 州 215216）摘 要 ： 介绍了精密冷芯盒组芯造型技术及其应用于铸铝、铸铁、铸钢件的实例。与传统的铸造工艺相比，采用精密冷芯盒组芯铸造工艺生产的铸件尺寸精度高、浇注工艺灵活、生产率高、芯砂可接近100%再生、经济环保等优点，是一种提升铸件质量的绿色铸造技术。该技术适用于批量生产内腔复杂的铸件，能组建高度自动化和智能化的铸造生产线。关 键 词 ： 精密组芯；造型技术；铸造生产线中 图 分 类 号 ： TG242 文 献 标 识 码 ： B 文 章 编 号 ： 1673-3320（ 2017） 01-0018-03A Precise Cold Box Core Moulding Technology QIU_He (Suzhou Mingzhi Technology Co., Ltd., Suzhou 215216, Jiangsu China)Abstract: A precise cold box core moulding technology and examples of its applications to aluminum alloy, iron and steel castings were introduced. In comparison with some traditional casting processes, the precise cold box core moulding technology has the advantages that are as follows: precision of castings is higher; pouring process is relatively handy; production rate is higher; core sand may be almost fully recovered; cost is lower, and it do not harm the environment; being a green casting technology able to improve quality of castings. In addition, this novel casting process is adapted for volume-production of the castings with intricate cavity, and can be integrated into automatic and intelligent foundry production line. Key words: precise core assembly; moulding technology; foundry production line 随 着 中 国 制 造 业 的 快 速 发 展 ， 对 传 统 的 铸 造行 业 提 出 了 前 所 未 有 的 挑 战 ， 对 铸 件 产 品 质 量 的要 求 越 来 越 高 ， 为 此 ， 在 传 统 的 各 种 潮 模 砂 造 型工 艺 、 自 硬 砂 造 型 工 艺 的 基 础 上 ， 不 断 探 索 先 进的 铸 造 成 型 工 艺 及 造 型 装 备 。1 冷 芯 盒 精 密 组 芯 造 型 铸 造 工 艺冷 芯 盒 精 密 组 芯 造 型 铸 造 工 艺 是 采 用 冷 芯 盒制 芯 工 艺 生 产 高 精 度 外 型 ， 与 铸 件 内 部 砂 芯 组 合成 完 整 的 砂 型 ， 然 后 用 于 铸 件 浇 注 生 产 的 工 艺 。这 种 组 芯 造 型 工 艺 ， 国 外 又 称 为 精 密 砂 型 铸 造(Precision Sand Casting)， 以 区 别 于 传 统 的 湿 型砂 造 型 、 自 硬 树 脂 砂 造 型 及 覆 膜 砂 壳 型 铸 造 。 该工 艺 适 合 生 产 铸 钢 件 、 球 墨 铸 铁 件 、 合 金 灰 铸 铁件 、 铝 铸 件 及 镁 铸 件 等 各 种 材 质 的 铸 件 ， 广 泛 应用 于 汽 车 发 动 机 缸 体 、 缸 盖 、 变 速 箱 壳 体 、 进 排气 管 、 底 盘 件 ， 工 程 机 械 液 压 件 、 泵 壳 、 管 件 及阀 体 等 结 构 复 杂 铸 件 。 该 技 术 尤 其 适 用 具 有 一 定批 量 ， 且 铸 件 内 腔 复 杂 的 铸 件 生 产 ， 在 长 期 被 广泛 应 用 在 铝 合 金 铸 造 的 基 础 上 ， 也 已 被 国 内 外 众多 铸 造 厂 应 用 在 铸 铁 缸 体 、 缸 盖 及 铸 钢 排 气 管 等复 杂 铸 件 的 生 产 中 。1.1 冷 芯 盒 精 密 组 芯 造 型 工 艺 特 点（ 1） 铸 件 质 量① 可 生 产 结 构 高 度 复 杂 的 铸 件 (如 发 动 机 缸体 、 缸 盖 及 排 气 管 等 )；收 稿 日 期 ： 2016-09-26作 者 简 介 ： 邱壑 （1968-）， 男， 公司法人，总经理。材 料 与 工 艺万方数据铸造工程Foundry Engineering19 2017年第1期② 尺 寸 精 度 高 (达 CT8 级 以 上 )；③ 表 面 质 量 高 （ 表 面 粗 糙 度 Ra≤ 12.5～ 25） 。（ 2） 生 产 工 艺① 可 以 单 机 小 批 生 产 或 组 线 大 批 量 生 产 ；② 垂 直 、 水 平 、 叠 箱 或 不 受 分 型 限 制 , 工 艺灵 活 ；③ 可 以 实 施 各 种 工 艺 手 段 保 证 铸 件 的 特 性 。（ 3） 投 资① 设 备 投 资 小 (同 样 造 型 数 量 对 于 设 备 和 砂处 理 的 要 求 )；② 场 地 占 用 面 积 少 , 无 复 杂 基 础 要 求 。（ 4） 运 行 成 本① 单 台 射 芯 机 每 小 时 造 型 速 度 在 4 0 型 以上 ， 多 台 实 现 更 大 产 量 ；② 用 砂 量 极 低 (砂 铁 比 可 到 达 2:1 以 下 )， 且可 近 100%再 生 利 用 ； ③ 设 备 维 护 成 本 低 。（ 5） 环 保① 型 砂 和 芯 砂 工 艺 相 同 , 无 废 弃 砂 的 排 放 ；② 车 间 环 境 更 为 友 好 ；③ 由 于 尺 寸 精 度 高 , 减 少 了 大 量 的 原 材 料 和加 工 。1.2 冷 芯 盒 精 密 组 芯 造 型 线 主 要 系 统 组 成冷 芯 盒 精 密 组 芯 造 型 线 主 要 由 下 列 7个 系 统组 成 。① 砂 准 备 系 统 ；② 冷 芯 盒 制 芯 /制 型 (适 合 各 种 冷 芯 盒 工 艺 )；③ 下 芯 组 芯 、 涂 料 及 表 干 系 统 (根 据 需 要 选择 )；④ 合 型 及 锁 紧 系 统 ；⑤ 浇 注 冷 却 循 环 线 ；⑥ 落 砂 及 铸 件 分 离 系 统 ；⑦ 砂 再 生 系 统 (机 械 法 或 热 法 )。2 国 内 案 例2.1 铸 铁 缸 体 、 缸 盖 精 密 组 芯 造 型 自 动 化 生 产 线六 缸 缸 体 组 芯 造 型 砂 芯 砂 型 每 小 时 生 产 40组砂 型 ， 采 用 6 台 明 志 科 技 冷 芯 盒 射 芯 机 生 产 。 六缸 缸 盖 铸 件 技 术 指 标 见 表 1， 六 缸 缸 体 精 密 组 芯 造型 浇 注 见 图 1， 六 缸 缸 盖 冷 芯 盒 组 芯 造 型 生 产 线 见图 2， 铸 件 示 意 图 见 图 3。表 1 六 缸 缸 盖 铸 件 技 术 指 标技术名称组芯造型工艺 技术指标铸件结构轮廓尺寸/mm 900null325null200 主要壁厚/mm 5铸件重量/ kg 150技术要求材质 HT250抗拉强度/ Mpa ≥250硬度/HBS 200～240铸造工艺造型方式 组芯造型砂型重量/kg 370砂型壁厚/ mm 40 左右浇注重量/kg 200铸件技术指标砂铁比 2.46/1工艺出品率/% 75尺寸精度 CT6～ CT8重量偏差/％ ≤1.5表面粗糙度/ Ra ≤12.5～25图 1 六 缸 缸 体 精 密 组 芯 造 型 浇 注图 2 六 缸 缸 盖 冷 芯 盒 组 芯 造 型 生 产 线图 3 铸 件 示 意 图精 密 冷 芯 盒 组 芯 造 型 技 术 邱 壑万方数据20 2017年第1期铸造工程Foundry Engineering2.2 铝 合 金 精 密 组 芯 造 型 铸 造 高 度 自 动 化 生 产 线结 合 精 密 组 芯 造 型 铸 造 工 艺 技 术 与 世 界 先 进的 铸 造 装 备 技 术 ， 采 用 30 台 机 器 人 实 现 组 芯 造型 、 浇 注 、 清 理 打 磨 、 标 识 码 垛 、 加 工 及 焊 接 的铸 件 生 产 全 过 程 的 自 动 化 工 程 ， 可 满 足 大 批 量 复杂 薄 壁 铝 合 金 铸 件 的 铸 造 、 加 工 及 装 配 生 产 。 该生 产 线 已 具 备 年 产 50 万 件 壁 挂 式 锅 炉 铝 合 金 热 交换 器 铸 件 产 品 的 生 产 能 力 。 研 发 生 产 的 高 效 冷 芯盒 制 芯 /型 装 备 及 组 芯 造 型 自 动 化 工 程 （ 图 4） 采用 2 台 射 芯 机 生 产 砂 型 和 5台 射 芯 机 生 产 砂 芯 ， 整线 达 到 每 小 时 55整 型 。 研 发 生 产 的 组 芯 造 型 重 力铸 造 机 器 人 浇 注 单 元 见 图 5， 每 小 时 可 产 出 90 件铝 合 金 热 交 换 器 铸 件 。图 4 高 效 冷 芯 盒 制 芯 /型 装 备 及 组 芯 造 型 自 动 化 工 程图 5 组 芯 造 型 重 力 铸 造 机 器 人 浇 注 单 元2.3 铸 钢 排 气 管 精 密 组 芯 造 型 生 产涡 轮 增 压 器 排 气 管 外 模 砂 型 生 产 （ 2台 冷 芯盒 射 芯 机 ） 见 图 6， 涡 轮 增 压 器 排 气 管 组 芯 造 型见 图 7。图 6 涡 轮 增 压 器 排 气 管 外 模 砂 型 生 产 （ 2台 冷 芯 盒 射 芯 机 ）图 7 涡 轮 增 压 器 排 气 管 组 芯 造 型3 结 论（ 1） 采 用 冷 芯 盒 精 密 组 芯 造 型 工 艺 可 以 满 足高 精 度 、 高 复 杂 度 及 高 强 度 的 铸 件 要 求 ， 工 艺 手段 灵 活 丰 富 ， 是 生 产 复 杂 内 腔 铸 件 的 有 效 解 决 方案 。（ 2） 冷 芯 盒 精 密 组 芯 造 型 线 与 传 统 造 型 线相 比 ， 在 固 定 资 产 投 资 、 原 砂 资 源 利 用 、 操 作 维护 、 节 能 减 排 及 环 境 保 护 等 方 面 ， 具 有 一 定 的 优越 性 。万方数据