潮模砂与自硬砂造型工艺方案选用

　　2.2 水平分型无箱造型线年代，国内以无锡华佩机械为代表的水平分型脱箱造型线就已研制成功并投入市场。经过改进创新，已具备10多项专利，成为具有知识产权的高科技产品。已有用户使用证明，该技术日趋完善，砂型紧实度高，设备工作可靠。目前已提供XZ42系列砂箱尺寸最大达800mm×630mm.该设备具备了如下特点：采用射砂加模板压实；采用十字穿梭机构双工位机外不停机下芯；可以不停机或极短停机时间内更换模板及结构新颖的压铁夹紧装置。

　　德国HWS公司为某铸造厂设计的一条多功能静压造型线。该造型线的最大特点是既可以生产铸铁件和铸铝件，又能够正常的使用两种不同高度的砂箱。

　　该线采用单台静压造型机造上、下型。生产铸铁件时，合型后的砂型在铸工带A段进行浇注，浇注后的砂型由过渡转运小车运送到铸铁专用冷却段B和C进行冷却。

　　生产铸铝件时，主机使用铸铝件专用型砂造型。下芯合型后砂型由过渡小车运到供铸铝件浇注冷却铸工带，在此进行浇注冷却，然后进入落砂通道落砂。由于铸铁件和铸铝件造型的型砂性能不同，通过不同通道落砂的两种旧砂分别返回到各自独立的型砂制备系统。

　　三套圈铸造高速自硬砂造型线的概念是三个辊道圈套在一起，环扣环（也可以多环相扣）见图2所示，在转运处使用先进的十字变轨升降转运辊道技术取代传统辊道转运小车，使来自不同方向或待转运至不同方向的输送物交替输送，不干扰，起到一个十字互通的概念，围绕此技术，可实现多套圈等多种高速、高效造型圈。实现高效率、占地少，投资少目标。图2为某车辆厂酯硬化水玻璃摇枕侧架三套圈高速造型线 自硬砂铸造及装备智能化技术

　　伴随自硬砂工艺的大面积采用，目前国内自硬砂铸造工艺及装备的发展应用已大大超过国外并具有领先趋势，尤其是近几年来我国风电、铁路及铸钢制造业的科学技术创新推动了国内自硬砂行业及技术的全面提升。随着各种新型树脂及固化剂相继研发，各种自硬砂新技术不断用来生产，如改性呋喃树脂、酯硬化水玻璃法、碱酚醛法、PEPSET工艺、水玻璃砂热法焙烧再生、大型连续混砂机、大型振实台、大型翻转起模机、振动落砂破碎除尘输送一体机以及大型落砂机等。与此同时，铸件凝固模拟技术、铸型设计、砂温调节、再生过程参数检测控制与自动显示及树脂智能化系统等新技术先后用于自硬砂生产中。另外，可编程序控制器用于自硬砂混砂造型及旧砂再生工艺参数最佳化配套应用；加上准时化（just in time）、智能化、物联网等概念引入自硬砂造型圈的生产管理，都给自硬砂铸造工厂的工艺、设备和管理以新的内函。

　　用黏土作为黏结剂潮模砂造型方法生产铸件，是历史悠远长久的工艺方法，也是应用范围最广的铸造工艺。尤其大批量的汽车发动机铸件、农用拖拉机铸件多采用潮模砂造型工艺；球铁件基本的产品是汽车底盘类铸件（主减速器壳体、差速器壳体、制动器钳体和支架）、发动机曲轴和凸轮轴等。缸体造型线主要以水平分型气流预紧实加压实的静压线。尤其是青岛昆格瓦格纳（青岛）的KW静压线、德国HWS公司静压线等发展成熟的静压造型。汽车、拖拉机底盘保安件等大批量生产的中小铸件一般都会采用垂直或水平分型造型，如DISA、华佩、新东、亨特和东久造型线等。上述是目前潮模砂铸造造型工艺的最新代表，都是追求提高砂型紧实的均匀性，来保证砂型的表面光洁，尺寸精确，内部致密性。

　　随着企业对高品质铸钢件的需求慢慢的升高，对铸件供货周期要求也慢慢变得高。目前的地面造型在某一些程度上有一定的局限性，不能够满足铸件的工艺和工期要求。并且人力成本高，产品稳定性不高，使用环境恶劣，操作也不理想。一种高速及智能化环保节能的高速三套圈高速自硬砂造型线系统已研制成功。

　　垂直分型无箱射压造型线还必须设计足够长的冷却段。因为垂直分型无箱射压造型线造型、浇注快速，若没有足够长的冷却段，就不能够确保铸件在开箱前充分冷却，因此导致铸件材质不稳定［4］。

　　垂直造型对型砂性能要求很高，需要配套高质量的混砂设备来匹配型砂需求量和质量发展要求［4］。

　　DISA公司和保定维尔的垂直分型射压造型线型/h，但造型线生产率与铸造车间的配套能力和管理上的水准关联度很大，另外还要根据铸件参数和生产纲领以及投资额度来选择。

　　“XZ42系列造型线”总体技术性能已达到国外同种类型的产品水平，其极佳的性价比已得到中小铸件厂商的青睐。

　　北京某铸造公司采用XZ427造型线生产冰箱压缩机铸件，砂箱尺寸650mm×560mm×150/150mm，每天双班20 h连续作业，日产1 400型以上，铸件合格率达95%以上。

　　河南西峡某排气管厂采用XZ42-6556A造型线 mm，为汽车厂专业配套生产发动机排气管。

　　垂直造型线的缺点是工艺多样性略差，不适于生产形状很复杂的铸件，同时型板尺寸受限，无法生产大件，对那些多品种且订单数量少、产品要求不高的铸件，无成本优势。

　　垂直造型线适合大批量小件为主的铸造厂，并且材质种类相对集中，砂芯组合不超过3个的铸件可以规划在一条垂直分型无箱射压造型线上生产，熔化能力需要相应匹配，才能发挥垂直分型无箱射压造型线生产效率高的优点。应根据大批量小件生产的特点，配备多台熔化炉，单台熔化炉一般为2 t～6 t（2 t炉1 h出完，熔化能力有限），按照垂直分型无箱射压造型线生产效率计算可设计多台熔化炉，这样可方便地切换不同的铸件生产，来提升生产效率［4］。

　　【摘 要】目前砂型铸造车间最主要的铸造方法为潮模砂(湿型黏土砂)造型工艺和自硬砂造型工艺两大类.本文粗略地介绍两种造型工艺及装备的应用现状并提出针对不一样材质和用途及批量铸件生产纲领的特点,如何明智的选择潮模砂工艺和自硬砂工艺.

　　德国KW公司为国内某大型汽车铸造厂改造了一条单主机自动造型线，用一台静压造型机更换两台气冲造型机，配套改造造型辊道系统、上箱移箱机和带式给料机等辅机，增加两台钻气孔机。同时将电气控制管理系统全部重新设计升级改造。采用西门子S7—400为主站，以S7—300和其他分布式I/O为从站的DP总线系统和WINCC视窗式监控系统。电气改造后信息数据显示和实时控制画面，以直观的设备布置图、设备状态图、工艺参数表、故障统计报表等实时反映设备进程，实时报警处理、故障分析统计（工序、条件、停车）、实时液压压力曲线、主机工艺参数、钻气孔机及气孔参数、伺服控制参数等，做到了监视与控制的和谐统一，强大的故障诊断功能提高了设备的开动率［3］。工厂技术人员仅用三个月时间就将一条双主机气冲造型线改造成一条国内最先进的现代化单主机静压造型线箱，创造了很好的经济效益，并为我国旧造型线的改造升级提供了宝贵的的经验。

　　江苏南通某球铁公司采用XZ42-6556A造型线箱，最好铸件合格率达97%以上。

　　青岛新东机械和天津亨特尔两公司的水平分型脱箱射压造型线分别引进日本新东和日本东久主机设备及技术，分别配以辅机后向全国销售，已达到降低设备投资目的。

　　垂直潮模砂造型线以高速、优质、高可靠性、高成本效益型生产及优良的工作环境在国内大批量高精度的铸件生产得到首选。

　　垂直分型造型线与水平分型造型线相比较，两者都有组成简单的优点。但与垂直线相比，水平分型还有如下优点：水平分型下芯和下冷铁较为方便；水平造型时，直浇口与分型面垂直，模板面积有效利用率高，而垂直线的浇注系统位于分型面上，模板的面积利用率小；垂直分型时，如果模样高度比较大，模样下面的射砂阴影处紧实率不高，而水平分型可避免这一缺点；水平分型时，铁水压力主要根据上半型的高度，较易保证铸件质量。

　　采用智能化的检测和控制元器件来保证三套圈高速造型线的工艺技术条件和动作要求以便提供一种模块化、低能耗、布置简洁、智能化控制的半自动自硬砂造型线以对混砂质量、硬化时间、起模精度、硬化速度、合箱精度来控制，合理准确地控制时间、温度、精度。可以柔性化地应用在呋喃树脂、碱酚醛树脂和酯硬化水玻璃砂工艺的铸钢、铸铁和有色合金件的铸造生产。适用于各种规模的新建铸造车间和老车间的工厂改造。

　　【作者单位】无锡锡南铸造机械股份有限公司,江苏无锡414142;机械工业第九设计研究院有限公司,吉林长春130011

　　砂型造型工艺在铸件生产的全部过程中是关键工序，它直接影响铸件的质量水平、生产所带来的成本、生产效率及环境污染程度。目前铸造车间最主要的砂型铸造方法为潮模砂（湿型黏土砂）造型工艺和自硬砂造型工艺两大类［1］。

　　但是水平造型线比垂直造型线的生产率低，另外水平造型线上需要配备压铁设备，取放合箱的装置，所以，比垂直线的生产线复杂一些。

　　相比水平分型等造型方式，DISA垂直造型优点是生产效率高、生产所带来的成本相比来说较低、设备维护相对简单、铸件尺寸精度高、一致性好，且受人的因素影响相比来说较低。截止2013年仅DISA MATCH的双面模板的垂直分型造型线是典型布置图。

　　上述现代化造型线其共同的基本特征是液压传动、集中泵站、大量采用了伺服控制管理系统、两级电控系统等。一条完整的现代铸造生产线，一般来说包括主机、输送带、自动下芯装置、浇注机、旧砂冷却器、混砂机、机械手及计算机智能化控制系统。

　　总之，潮模黏土湿型砂的地位仍是其他造型材料不能够比拟的。近年来潮模砂砂处理设备的研制、开发及实际应用等方面有了长足的进步，从国内目前的砂处理系统设备的改进升级，我们正真看到了国外先进的砂处理工艺和技术的导入，针对传统的砂处理流程的“破碎筛分、测湿增湿测温增湿冷却、配料终混检测的三步曲”，国内铸造工作者如常州法迪尔克对大批量流水作业的砂处理工艺进行大量的研发投入，根据砂处理“冷却、混砂、检测三要素”成功研制出系列新型RFD多功能双盘冷却器、MXC变频冷却混砂机/RTM变频混砂机、RTC型砂在线检测仪等集约节能型现代装备，这就为改变原本采用传统“三步曲”工艺的生产公司实现工艺优化改革提供了更新的理念与合理化的布置。其特征是变“三步”为“破碎筛分、测湿增湿测温增湿冷却和配料混制检测两步曲”，布局紧凑、工艺过程合理，废品率降低90%，膨润土费用节省50%，节省电能12%。现在汽车铸造业加速铸造湿型砂处理工艺设备的改进及创新的速度，将高性能、高精度、高效率、低成本、智能化作为湿型砂处理工作的理念已经付诸实施［5］。

　　大多数静压线都是用来生产汽车零部件的，少数是用来生产拖拉机或者别的行业铸件的。据不完全统计，在国内静压线条左右，这个数据包括KW、HWS、BMD以及济南铸锻所、苏铸成套、保定维尔等静压线，并且主要使用在在汽车铸件领域。静压造型线在汽车铸件生产领域发挥着及其重要的作用并创造了不菲的经济效益。

　　自硬砂铸造工艺常指包括所有依靠自身化学反应内热或脱水而固化砂型的铸造方法。一般来讲树脂自硬砂（呋喃类、碱酚醛类、聚异氰酸酯即PEP SET类）、水玻璃自硬砂类以及近几年发展的有机酯水玻璃砂型等等。

　　自硬砂工艺主要用在大中型铸件且多品种小批量性质的机床、核电、发电、冶金、化工、矿山、船舶和风力发电的大型高端铸件，其中构件包括机床床身、风电装置叶片的轮毅、齿轮箱、机械台架和底座构件。

　　据不完全统计，到目前为止，国内大陆包括台湾等地约有千余家铸造厂家（点）采用自硬砂铸造工艺，其经济效益与社会效益非常显著。相当多铸造厂家以风电及机床等高端大型铸件为切入点，以强调节能及提高能源效率，以绿色铸造的环保精益生产，以一个全新的自硬砂铸造新概念出现在铸造界人士面前。

　　随着我国铸造工艺技术的发展和产品档次水平的提高，目前自硬砂工艺生产所占铸造行业的比重慢慢的变大。据不完全统计，截至目前，国内各行业自硬砂工艺生产铸件比例如表1.