造型線的工藝選擇與實施一定要綜合考量

一汽鑄造有限公司高級工程師 劉文輝 博士

在鑄造生產中，潮模砂造型的分型方式可分為水平分型、垂直分型造型兩種，由于水平分型造型較垂直分型造型具有方便下芯，砂芯芯頭結構簡單易于定位，以及易于安放冷鐵、冒口、過濾網等輔助器材，一型多件生產時工藝條件相同，工藝設計簡單，工藝適應性廣，型板利用率高，可進行大件生產，對型砂要求低，以及砂箱有銷子定位，兩半型之間定位尺寸精度高且在砂型傳輸過程中不會產生錯位等優勢，所以是目前鑄造生產中最普遍的分型方式。

水平分型造型設備也因針對的產品結構不同而呈現不同的成形工藝方法，現在普遍采用的造型工藝有靜壓造型、氣沖造型、震擊造型及水平脫箱造型。由于靜壓造型砂型的硬度分布合理，砂型及鑄件的尺寸精度相對較高，便于生產附加值較高的復雜類鑄件，所以目前該種造型方法在國內的汽車鑄件生產行業應用較為廣泛，基本上汽車鑄鐵缸體、缸蓋鑄件的供應廠家多選用該種造型方式進行鑄鐵件的生產。

在造型線的選擇過程中除了要考慮設備的先進性外還要考慮產品的針對性，以及與相應設備的配套性，如對于靜壓造型線所針對的產品最好為復雜類且附加值含量較高的鑄件，與其相對應的要配套相應的冷芯制芯機、精整清理線等配套設備，這樣整體設備的投資就會較高，所以采用這種造型方法生產結構簡單的鑄件將會是得不償失的一種選擇，而震擊造型可能成為一種效益更好的選擇。

我公司在潮模砂鑄鐵件的生產中同樣皆選用水平分型的生產工藝進行鑄件生產，在“十二五”改造后鑄造公司將擁有9條靜壓造型線。其中鑄造一廠5條靜壓造型線（3條KW線，兩條HWS線），砂箱外尺寸為：1350mm×950mm×450/400mm；1450mm×1100mm×420/380mm；1250mm×900mm×400/400mm。砂箱內尺寸：1100mm×760mm×320／320mm；鑄造二廠兩條靜壓造型線（一條KW線，另一條日本新東線）砂箱尺寸皆為1200mm×800mm×350／300mm；此外無錫鑄造廠一條HWS靜壓造型線，鑄造研究所一條HWS造型線。圖1、圖2為德國KW靜壓造型線。

目前及未來規劃中，采用造型線生產的主要產品為灰鑄鐵缸體、缸蓋，以及蠕墨鑄鐵缸體、缸蓋。其中鑄造一廠主要以生產商用車發動機缸體為主，無錫鑄造廠以生產商用車發動機缸蓋為主，鑄造二廠以生產乘用車發動機缸體為主。其產品如圖3～圖7所示。

采用雙主機靜壓造型線時，其生產率一般在70～100箱/h，如鑄造二廠新東造型線的生產能力為102型/h，承擔著大眾888三代發動機缸體的生產任務。為了滿足造型線生產效率的要求，保證設備的開動率，要根據產品的工藝要求及結構要求進行，制芯、清理、熔化及配砂等工部的配套設計，使生產的各工部能協調進行，避免出現短板，影響生產效率。

為了滿足大批量缸體的生產需求，我公司鑄造一廠與鑄造二廠都引進了羅拉門第的制芯中心，圖8～圖10為中重型發動機缸體生產配制的制芯中心及砂芯芯組，其主要技術參數如下：

（1）芯盒尺寸 112kg制芯機：≥1500mm×800mm×200/200mm；70kg制芯機：≥1200mm×800mm×600mm。

（2）射砂面積 112kg制芯機：≥1300mm×150mm；70kg制芯機：≥1100mm×700mm。

（3）生產率≥50套/h。

制芯中心主要生產曲軸箱芯及前后端芯并進行組裝，為實現匹配的生產，還為生產線配備了多臺40～80L的冷芯制芯機。同樣生產乘用車缸體的鑄造二廠除配備制芯中心外，還配備了多臺40L的冷芯制芯機。

在澆注工部，所有靜壓造型線都采用氣壓保溫澆包進行澆注，通過氣壓保溫澆包對澆注速度、澆注溫度進行精確的控制，確保澆注過程完全滿足工藝要求。

熔化工部除鑄造二廠采用沖天爐與工頻爐雙聯熔煉外，其余兩廠均采用中頻感應電爐進行熔煉，中頻爐爐料采用廢鋼回爐料加增碳劑，爐內調整成分，鐵液導入氣壓保溫澆包前進行一次孕育，由氣壓保溫澆包進行澆注時進行二次孕育，以保證鑄件材質性能。

清理工部采用缸體精整線，通過機械手式拋丸機將缸體、缸蓋類鑄件的內腔清理干凈，鑄件內腔的雜物殘留量小于400mg，圖11為生產率為80件/h的機械手式拋丸機。

圖1

圖2

圖3 汽油機缸體

圖4 柴油機缸體

圖5 柴油機缸蓋

圖6 商用車蠕墨鑄鐵缸蓋

圖7 商用車灰鑄鐵缸體

我公司大量采用水平分型的靜壓造型線進行相應的汽車零部件生產，主要是基于水平分型造型線的工藝適應性及產品結構進行的一種選擇。由于垂直分型造型線的生產效率是水平分型造型線生產效率的2～3倍，故砂芯較少的零件（如剎車盤）采用垂直分型造型線生產是一種更好的選擇。因此，無論是水平分型還是垂直分型，無論是靜壓造型還是震擊造型，其工藝的選擇與實施一定要根據產品結構與性能要求，產品的工藝要求，以及市場價格、成本等方面綜合考量，以確定最終的合理方案。

圖8

圖9

圖10

圖11