冷芯盒設備問題產(chǎn)生廢芯的原因分析及解決措施

劉 屹，楊春霞，王國強，姚 紅

（一拖（洛陽）鑄鍛有限公司，河南 洛陽 471004）

隨著我國工業(yè)的飛速發(fā)展，冷芯盒制芯工藝已成為鑄造行業(yè)的首選。設備廢芯問題逐漸成為各鑄造公司降低成本的核心話題.通過我公司近7年來的統(tǒng)計顯示：冷芯盒射芯機平均每臺每天生產(chǎn)坭芯400模，其中設備廢芯占總產(chǎn)量的4%左右。平均每臺冷芯盒射芯機每年因此浪費成本高達20萬元，而該方面的技術資料相對較少，我們根據(jù)多年現(xiàn)場維修管理經(jīng)驗，對所遇到的設備廢芯問題作一淺陋分析，希望能給各位同行帶來一定幫助，達到降低設備廢芯的最終目的。以下論述均在假定工藝正常的前提下進行。

1 設備結構介紹

我公司有3臺MLB65-130型冷芯盒射芯機，采用三乙胺樹脂法固化，水平射砂分型，采用S-300PLC控制，目前尚未使用四開模功能，個別零件芯盒內(nèi)有氣缸帶動的活塊。結構如圖1所示。

通過近7年的現(xiàn)場統(tǒng)計顯示，設備廢芯現(xiàn)象大致分以下幾種：砂芯射不實、砂芯不固化或固化不好、砂芯缺陷、砂芯尺寸不合要求或開模后出現(xiàn)掉塊、砂芯在芯盒分型面出現(xiàn)薄片等。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：設備廢芯產(chǎn)生的原因與以下4處設備結構相關的故障有直接關系：1、射砂單元；2、吹氣單元；3、芯盒車及下芯盒鎖緊裝置；4、工作臺與上芯盒框架。

1.1 射砂單元

射砂單元是一種通過壓縮空氣將芯砂射入芯盒的裝置（如圖2a）所示）。射筒易于拆裝，方便清潔，可防止射砂腔中芯砂凝結以致不易清理。射砂單元故障可導致砂芯射不實及砂芯缺陷，具體表現(xiàn)在以下三個方面：

圖1 冷芯盒結構總圖

1）射砂壓力不足：此故障會導致砂芯射不實，大致有以下三種原因：

（1）密封不嚴：射砂單元密封包括射砂筒上下密封、排氣閥密封以及加砂蝶閥（或砂閘板）密封、射頭與上芯盒底板的密封等。此類問題需更換密封件排除；

（2）射砂比例閥故障：此類問題會導致比例閥輸出壓力與操作員面板中參數(shù)設置不符，需修理或更換；

（3）操作員面板中參數(shù)設置不合理：射砂單元的參數(shù)設置在圖2b）中操作員畫面完成。

2）砂筒粘砂及射嘴堵塞

砂筒粘砂及射嘴堵塞將導致砂芯缺陷。故障原因如下：

（1）射砂筒內(nèi)壁粘有大的砂塊。該問題一般是因射砂筒長期未清理所致。每班生產(chǎn)完成后將射砂筒拆下清理可減少此類問題的發(fā)生；

圖2 射砂單元

（2）部分射嘴堵塞。制芯過程中會有少量三乙胺氣體泄漏，泄漏的三乙胺氣體與射嘴內(nèi)的芯砂相遇會加速其固化，若久不清理將導致射嘴堵塞。在生產(chǎn)過程中每隔幾小時（具體時間視三乙胺泄露情況而定）應清理射嘴一次，防止射嘴堵塞。

3）翻砂

此故障也是導致砂芯缺陷的原因之一。翻砂的原因一般是由排氣閥及排氣管路排氣不暢造成，初始原因由射砂筒上下密封不嚴及射砂筒砂網(wǎng)損壞造成，但隨著翻砂的出現(xiàn)，排氣管道內(nèi)進砂導致管道孔縮小使翻砂強度增大。翻上去的砂亦有部分進入排氣閥內(nèi)，加快排氣閥膜片的損壞及閥的堵塞，所以更換排氣閥膜片、砂網(wǎng)、砂筒密封后必須將管路內(nèi)的余砂清理干凈。

2 吹氣單元

吹氣單元包括吹氣小車和吹氣板、吹氣罩（見圖3、圖4）。吹氣小車驅(qū)動吹氣罩移到設備中的吹氣位置。砂芯從芯盒中頂出后，吹氣罩移出。吹氣小車由一個帶電動馬達的曲柄傳動機構驅(qū)動，可使小車在硬制導軌上平穩(wěn)、準確的移動。上頂芯板依靠真空吸附在吹氣罩內(nèi)，吹氣罩下部兩側的爪子可防止突然停機時吹氣板掉落。在吹氣過程中，吹氣罩對上芯盒進行密封。上頂芯集成在吹氣罩上。當工作臺下移時，它可將砂芯從上芯盒脫模并頂入下芯盒。

圖3 吹氣小車

圖4 帶上頂芯板的吹氣罩

在芯砂合格的前提下，砂芯不固化或固化不好的原因應該是三乙胺的供應問題，造成三乙胺供應不足的原因從統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示分析92%左右是密封問題：吹氣罩與上芯盒的密封是依靠吹氣罩周圍凹槽內(nèi)的密封條來完成的，但近幾年統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)效果并不理想：最多的一次一周換過3次密封條。后來發(fā)現(xiàn)吹氣罩框架及上芯盒底板長期使用后產(chǎn)生的變形也對吹氣單元的密封性能有一定影響，定期更換吹氣罩框架會取得良好的效果，據(jù)使用冷芯盒以來的維修資料統(tǒng)計顯示，更換吹氣罩框架的周期為3年左右。

此外，上下芯盒密封不嚴、三乙胺管路不通或泄漏也會導致供胺不足。但有一點比較明確：三乙胺泄漏容易發(fā)現(xiàn)，查看吹氣罩與上芯盒結合處、上下芯盒結合處周圍有無大量氨水，必要時也可采用在密封條外圍用粉筆劃線的方法確認。如果上述現(xiàn)象經(jīng)檢查后不存在，問題則集中在氣體發(fā)生器（見圖5）。氣體發(fā)生器供胺不足檢查起來比較復雜,先用量杯測量一下胺定量泵是否定量準確，若定量與實際不符，需要打開定量泵檢查膜片及定量泵內(nèi)氣缸桿與膜片相連處是否松動或脫落；若定量準確，則檢查定量泵與氣體發(fā)生器之間的兩個單向閥。判斷單向閥是否出問題有一個捷徑：把連接單向閥的管子換成透明的，觀察胺定量時管路中是否有氣泡，若氣泡稀少（大致1 s出現(xiàn)一個）則對三乙胺供應影響不大，如果1 s出現(xiàn)兩個以上，就需要考慮更換單向閥。單向閥出問題一般是截止能力不好所至。氣體發(fā)生器過熱是導致單向閥損壞的主要原因，一般以氣體發(fā)生器溫度在90℃～110℃為宜。

圖5 罐供胺式氣體發(fā)生器

3 芯盒鎖緊裝置

上下芯盒鎖緊裝置結構原理：上芯盒4角有4個固定牢固的銷釘伸入鎖緊裝置的4個銷釘孔中靠液壓系統(tǒng)鎖緊，固定相對穩(wěn)定；下芯盒的鎖緊裝置采用芯盒車上的小車鎖完成，芯盒車鎖緊裝置的結構如圖6。

圖6 小車體

芯盒車前后兩端各有一個伸出的鎖頭用來鎖緊下芯盒，鎖頭下面是一個10mm厚的方形鋼板，鋼板用4個螺釘（螺釘直徑為φ8 mm）固定在小車體上。當芯盒裝上后，小車快慢速的切換產(chǎn)生的強大的慣性沖擊，時間久了會使固定車鎖的螺釘松動，進而沖擊套住鎖頭的鋼板，使鋼板帶動鎖頭及下芯盒前后擺動，導致上下芯盒錯位，錯位的芯盒在開模時對砂芯產(chǎn)生側面的作用力，使砂芯出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象。每天更換芯盒時順便檢查小車鎖是否松動、定位準確，若有松動及定位不準確情況出現(xiàn)應及時緊固以防止該裝置的進一步損壞。

4 工作臺與上芯盒框架

砂芯中間上下芯盒結合處出現(xiàn)薄片，原因除上下芯盒結合不嚴之外，至今所發(fā)現(xiàn)的就是射砂完成后上芯盒隨工作臺一起下降到吹氣罩進位置時出現(xiàn)上下開模的情況，此時由于尚未吹氣，砂芯沒有固化，設備廢芯難免出現(xiàn)。仔細研究蘇州明志公司所提供的技術資料并結合現(xiàn)場實際情況發(fā)現(xiàn)有兩種大方向可導致該故障：一是下降過程中上芯盒框架過慢或受阻；二是工作臺下降過快或越位（即越過吹氣罩進的位置而直接向下運動，然后再返回）。要分析清楚這兩個問題，先看下工作臺和上芯盒框架局部的動作原理（圖7）。

工作臺下降是靠液壓站大泵驅(qū)動，由液壓比例閥和線性傳感器控制執(zhí)行的，下降速度的快慢可通過在PLC程序中調(diào)節(jié)液壓及相關參數(shù)實現(xiàn)；上芯盒框架下降是靠小泵驅(qū)動，由液壓流量1與液壓流量2疊加控制的，液壓流量2是為防止因上芯盒框架下降過慢而與下芯盒脫開產(chǎn)生廢型刻意加上的。分析認為：上芯盒框架下降過慢是因為液壓流量2沒有疊加上所致，繼續(xù)分析下去就是電信號是否輸出到位和液壓閥及管路是否通暢的問題；如果電信號到位，液壓閥及管路通暢，就需要檢查小泵問題的流量是否有異常。小泵流量的調(diào)節(jié)由于條件限制一般是送專業(yè)維修廠家調(diào)試。至于工作臺下降過快或越位有三個原因：一是液壓參數(shù)設置不合理；二是截止閥有少量泄漏導致工作臺在吹氣罩進的位置截止不住直接下行；三是線性傳感器沒有感應到工作臺降至該位置。

針對射砂后上下芯盒開模問題，可采取以下防范措施：1）禁止非專業(yè)技術人員改動程序參數(shù)，修改參數(shù)后應做好相關記錄并說明詳細原因；2）保持液壓系統(tǒng)無污染；3）發(fā)現(xiàn)破損電纜立即更換；4）保持控制元件接線牢固可靠,性能不可靠的原件及時更換或修復；5）發(fā)現(xiàn)線性傳感器感應位置與實際有小的差異時要先查明是否機械原因再做相應調(diào)整，嚴禁上下敲擊。

圖7 工作臺線性傳感器

5 結束語

設備廢芯問題是冷芯盒射芯機降低成本的一大隱形殺手，其影響因素因設備結構不同而變化，只要我們認真觀察，多做對比，理論結合現(xiàn)場實際來分析問題，解決起來總會有跡可尋。但更重要的還是對設備保養(yǎng)要到位，以保證設備正常工作,起到預防為主，維修為輔的良性循環(huán)，以達到降低設備廢芯的最終目的。