兩條靜壓造型生產線的后評價

胡長青，季利群

（內蒙古第一機械制造集團公司十分公司，內蒙古 呼和浩特 010000）

靜壓造型技術的實質是“氣流預緊實+壓實”，有以下優點：可以用于生產薄壁、尺寸精度高、形狀復雜的鑄件，鑄型輪廓清晰，表面硬度高且均勻，拔模斜度小，型板利用率高，工藝裝備磨損小，鑄型表面粗糙度低，鑄型廢型率低。設備生產率、自動化程度高，工人勞動強度低的特點，是一種適用性極好的造型工藝。因此，是目前最新、最先進的造型工藝之一，并已成為當今汽車鑄件生產的主流造型工藝。國內外發動機缸體、缸蓋等鑄件的生產普遍采用靜壓造型工藝。

造型線主要組成：由造型、下芯合箱、澆注、冷卻、落砂五個區段組成。含靜壓造型主機、全套輔機、鑄型輸送機、電控液壓系統及砂箱、型板等工藝裝備。造型線輔機主要有捅箱機、分箱機、提箱、移箱機、翻箱機、清掃機、合箱機、緊箱及松箱裝置、鉆氣眼裝置、銑澆口裝置等，完成全線輔助工序。鑄型輸送機主要有轉運車、傳送推桿、緩沖推桿、臺車及定位裝置等，用于鑄型、砂箱的自動循環輸送。

1 生產線概況

根據兩條生產線使用砂箱尺寸、規格，為敘述方便稱為大線和小線。

1.1 大線主要技術參數

砂箱內尺寸：1600mm×800mm×350mm/350mm；

生產率：45整型／h，HWS進口單主機，主機型號EFA-SD6；

下芯工位：8個；

澆注工位：12個（預留自動澆注機位置）。

主機進口、輔機為蘇州鑄造機械有限公司生產，2007年2月試生產，廠房為專門按造型、冶煉、砂處理、制芯、鑄件后處理等工部的工藝要求設計的新廠房，江陰三鑄機配套砂處理設備。

生產鑄件：北方奔馳載重汽車球墨鑄鐵件（以橋殼為主）。

1.2 小線主要技術參數

砂箱尺寸：800mm×650mm×260mm/260mm；

生產率：60整型/h，HWS進口單主機，主機型號EFA-SD4；

下芯工位：8位；

澆注工位：10個（人工環型吊澆注）。

主機進口、輔機為濟南鑄鍛所設計制造，2006年底試生產，廠房為舊廠房改造，砂處理也由濟南鑄鍛所設計安裝，混砂機單獨選用了常州迪砂TM240-90單臺混砂機。

相比于國內其他鑄造企業，如汽車鑄件生產企業，發動機鑄件制造生產企業應用靜壓造型技術進行設備改造，我公司只能算是后來者，方案論證前我們對國內同行做了比較詳細的調研，尤其對工藝流程、設備設施、關鍵設備、電氣、液壓器件的選型等都進行了多次優化，充分借鑒調研廠家的經驗，總體感覺是：靜壓造型技術已經在國內運用較為成熟，像一汽、濰柴等鑄造廠都已經過兩三輪以上的改造，積累了相當的經驗，已逐步走向成熟，尤其是國內配套的生產線輔機、電控、液壓系統都有了長足的進步，整線的可靠性、開動率越來越高。現在回過頭來看，當初我們選擇進口主機、輔機國內配套的方案是完全可行的，為企業節約了大量的資金，達到了預期的使用效果。這一模式也被近年來許多同行企業廣泛采納。

2 生產線主要設備評價

我公司兩條生產線都已經過4 a以上實際生產使用的考驗，總體運行情況良好，投產不久達到了設定的生產率，之所以選擇現在來作評價，主要是考慮到有些設備設施的使用在短時間內不能完全反映真實狀況，需要一個恰當的時間段，4 a的使用時間段設備上出現的問題應該有一定的代表性，可以說明一些問題。巧合的是我公司兩條線分別由蘇鑄和濟南所提供，可以在一定程度上代表國內鑄機企業現階段自動線設計制造的技術水平，文中有涉及兩家上設備比較的部分，絕不是比較孰優孰劣的目的。盡可能提供一些實際數據供同行在前期上線準備工作中參考，共同提高我們行業的裝備水平。

2.1 落砂機

小線落砂機臺面尺寸偏小、振擊力偏小，臺面尺寸800mm×4000mm，主要問題是在正常造型節拍內不能將型砂破碎落下，有近30%未破碎砂塊隨鑄件輸送鱗板被帶走，由于臺面偏窄型砂外溢，增加了額外清理工作量。大線落砂機使用正常，更換過臺面格柵，屬正常磨損，使用8個月左右時本體出現過開裂，重新焊接后正常使用至今。

2.2 捅箱機

小線落砂捅箱采用上捅箱方式，捅頭由砂箱頂部向下運動將砂胎頂出，使用4 a運行正常，未換過部件，使用3 a后兩根導向桿表面局部拉毛，驅動油缸狀態正常。

大線捅箱采用下捅箱方式，捅頭由砂箱下部向上運動將砂胎頂出，由于在捅頭平面1600mm×800mm范圍內布置了兩根導向柱，三個驅動油缸，其相應的支撐機構的安裝過于集中，支撐底座幾乎成為一鋼結構的平板，散落砂無法及時下落，形成堆積，雖每班工作前都進行人工清理，但設備運行過程中堆積的散落砂無法清理，造成導向桿、油缸桿及密封經常損壞，已多次更換油缸及導向桿，平均使用壽命只有半年左右，且損壞都是以密封元件的破壞開始，加上檢修空間小，不能及時處理，造成漏油嚴重，設備設計廠家應在此處多予考慮，使結構更加合理，相比較于HWS主機的模型頂升機構，二者使用環境相似，機構也相近，可以看出HWS主機頂升機構的支撐結構是充分考慮了散落砂對驅動油缸和導向桿的不利影響（如圖1），專門設計了有效的下砂通道，不易發生工作過程中散落砂堆積磨損油缸桿、導向桿的問題，因此同樣的工作使用時間，該機構的導向桿表面、油缸桿表面及密封都保持著良好的狀態，沒有修理過，這也是鑄造設備有別于其它行業設備的一個顯著特點：一定要在設計上充分考慮設備的工作使用環境，這些不是能在制造廠裝配線上進行幾千次動作試驗能試出來的。這也正是我們與國際著名廠商存在的最大差距。對于捅箱機，設備用戶如沒有工藝或其他方面的特殊要求，個人認為，捅箱機采用上捅箱方式更可靠些，因為處理一次這樣的故障需進行大的拆卸，最少要停一個班次，會給生產線正常運行帶來很大影響。

2.3 臺面清掃機

臺面清掃機設備機構不算復雜，主要要保證清掃的效果，清掃效果不好會使臺面粘砂累積，可能導致合箱后砂型產生變形，小臺面尺寸使用效果容易保證，大臺面由于清掃板（刷）使用中的磨損不易長期與臺面保持合理的距離，清掃效果較差，需要經常調整，機構上應該考慮增加一個清掃板向下的動作，回程時抬起，使清掃板前進時始終保持對臺面有一定壓力，以保證較好的清掃效果。

2.4 鉆氣孔機

我公司兩條線的鉆氣孔機都是在使用不久多次發生故障經修理沒有從根本上解決問題的情況下被擱置不用的，主要原因是設備工作環境差，鉆氣孔的導向桿等運動部件長期在散落砂中埋著，如圖2所示，設計上沒有充分考慮散落砂對設備的影響，修理、保養空間不合理，鉆頭行走機構運行故障頻率高，一旦發生故障進行修理需將砂箱吊起，全線停機，多次修理后未能徹底解決，只能改用人工扎氣孔。目前采用的機構設計不適應工作環境，可以說是輔機中故障最多的設備。

圖2 鉆氣孔機的導向桿等運動部件

2.5 其他輔機設備

如翻轉機、過渡車、自動下芯機、合箱機、分箱機等在使用中均正常，修理也只是更換易損件，故障率在正常范圍內。

2.6 全線液壓系統

兩條線均采用集中式液壓站，為進口主機和國產配套輔機提供液壓動力，液壓站的關鍵部件如泵、調壓溢流閥采用力士樂、威格士產品，其余液壓輔件大多選用國產元件，幾年的使用表明：這種配置是完全能滿足生產線設備要求的，可以這樣說，濟鑄和蘇鑄已掌握了造型線液壓的關鍵核心技術，需要說明的是我公司大線液壓站的4臺液壓泵的進油口沒有設置過濾器，油箱的油液直接進入泵體，廠家這種設計是出于減少進油阻力的考慮，但液壓站油箱在使用兩年后進行的清洗保養中發現了油箱底部有少量銅粉末，由此看來這種設計還是存在一定隱患的，小線液壓站每臺泵的進油口都配有過濾器。從每半年進行一次過濾器的檢查清洗操作中也可以看出濾芯的污染程度還是比較嚴重的，因此，進油口設過濾裝置還是有必要的。

2.7 全線液壓元件的滲、漏油情況

對于靜壓造型線這種大型集中式液壓系統存在的問題，從我們上線前期的調研中了解到的情況來看，主要有各種油路接口處的滲、漏，油泵、液壓缸的滲、漏，液壓閥塊由于加工精度差，密封件質量差，密封形式不合理等引起的滲、漏等。另外由于使用維護、保養不當出現的液壓油質污染也較普遍，有的甚至非常嚴重，這些情況引起了我們的高度重視，一是在設計配置上一定要保證所有元件的可靠性、合理性，二是使用中嚴格按要求操作維護，真正做到防患于未然。

由于我公司在上線論證時比較重視這一環節，對采用的液壓元件，如各種比例換向閥、重要油缸、節流調速閥、調壓閥、插裝閥等要求使用力士樂、派克產品，甚至對各種管接頭、液壓膠管、密封件都作了具體品牌的指定，因此使用情況良好，只在少數部位出現了滲、漏現象，經緊固、更換密封元件處理后得到解決，尤其是小線除了三次因澆注時跑火燒斷定位油缸油管造成異常失油以外，液壓系統滲漏損耗油量很小，運行四年只補充了很少的液壓油，大線捅箱機滲漏較嚴重。總體來看，國內配套的液壓系統在油溫控制、壓力流量穩定性、油液清潔度等方面使用效果上是有保障的，完全能夠滿足造型自動線的要求。

2.8 電氣控制系統

由于HWS主機采用西門子PLC控制系統，配套輔機主機無更多選擇，也采用西門子產品，由于這幾年網絡總線技術在工業控制領域的廣泛應用，大大增加了電控系統的可靠性。使用中電控系統未出現大的問題，國內配套的輔機控制程序的設計較成熟，兩條線的運行穩定，使用正常。

3 總結

近幾年來，隨著國家大力振興裝備制造業，節能減排等產業政策的調整，國內許多鑄造企業紛紛采用靜壓造型技術提升制造水平和鑄件產能，在短時間內有幾十條自動線相繼投產，這些企業里有一大部分與我們一樣，是第一次接觸靜壓造型生產線設備，缺乏自己的使用經驗，在規劃設計時，不可能提出太多有針對性的要求，在生產線廠房設計，布線流程，設備選型，配置等方面或多或少地留下了不足，給投產后的生產組織，設備維護、設備可靠性、開動率等多方面造成了非常大的影響，有些企業出現了投產使用時不長，又開始完善改造的情況，給企業的綜合效益帶來非常大的影響。應該看到：自動化造型線的建設是一項復雜系統工程，涵蓋了許多內容，生產線的可靠性取決于組成生產線的每臺設備的可靠性。任何一臺設備的停機檢修都會造成全線停產。上線前進行的規劃、設計、準備工作非常重要，應該予以高度重視。

［1］胡必超，焦振功，黃江斌，肖林.HWS靜壓造型線液壓系統分析［J］.鑄造設備研究，2004（2）：3-5.

［2］賈瑛.黏土砂鑄造造型線的選用與生產維護［J］.鑄造設備與工藝，2010（1）:10-14.