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现代化大批量汽车铸件生产线砂处理系统建设体会研究论文电子版下载 xx年第5期xx年10月铸造设备与工艺F OUNDRYE QUIP MENT ANDT ECHNOL OGY Oc txxN o5铸造设备现代化大批量汽车铸件生产线砂处理系统建设体会目大(天津一汽夏利汽车股份有限公司毅内燃机制造分公司，天津380)摘要现代化大批量汽车铸件生产线的砂处理系统对生产线的开动率、生产效率以及产品的质量有着很大的影响，发挥着很重要的作用。 笔者总结经历几次主持砂处理系统的建设工作的体会，对现代化大批量汽车铸件生产线的砂处理系统建设中必须考虑确保型砂性能稳定达到要求的问题，从回收砂的有效筛选、砂冷却、原材料的选择、合理的工艺参数设置、配比的精确达到、在线检测等方面进行了论述；并对系统设备可靠运行避免停机造成的生产中止以及保证现场环境所采取的措施进行了介绍说明关键词汽车铸件；砂处理系统工艺参数T G2312A1674694 (21)504Exper i e nce s o n Cons t ruct i on ofMol di ng SandSys t e m f orBat chPr o duct i on ofAut omobi l e Ca s t i ng s i nMode rn Foundry Fact or yW玎(T i n j i nF a w Xi a iAu tmo bi l eCo，T ia nji n0380，C hi n a)Abs t r a ct The mo l d i ng s a nd y s t e mf or bat chp rd uc i o n o f t he aut omo bil eca tg si nmo de rn f oun df act ory hs a n imp or a n tf fc o n t he quMio fc a st i n g s，p r o uctv i t ya dw kg eici e ncy o f p r oduct l i neDu r in t h de si i n ga nbu il di n g o f mo l di n g s a nd s yst em，he st abil ity of pr o pr t ies of mo l di ng s a nd mu stbe co n si dr e d an de ns ur edI n t hi spa pe r，t he ex pr ie n ces on cs ru ctin of mo l di ng s a ndy st em hav bens umma riz edT ha rs e v er a l que ti on dis cus ed，s uch as he ffi cie ntf ilr ti onan dc olin gofusedmol di n g s an d，t hs le ction of r aw m t e ial s f or mol di ng sa nd，thr eas ona blsing of te chni cal pr am tesfor pre paringthe mol dsa nd，t heau atepr pr tionofmoldingsan d，on-linde cting，andS OonT hem as usf iabl ewo rk ingofmoldsan de qu i p men ts，preventing from stopp ingt hesandmi x ing equ ip me nt s，andprocingthfilde nvi ronmena eintroduce dalsoKe ywo rds aut omo bilec asting s，ystemformoldingsand，sand mixing equipment，rawmter ials进入本世纪以来的10年，是中国汽车制造业飞速发展的时期，汽车的年产量已跃居世界第一，汽车制造业的飞速发展带动了与之相关的铸造业的发展，其中铸铁件占有很大的比例。 而铸铁件的主要生产方式是潮模砂的高压造型工艺；这种工艺方式中砂处理系统是必不可少的一道重要工序，其对造型生产线的开动率、生产效率以及产品的质量有着很大的影响，发挥着不可替代的作用。 本人通过总结经历几次主持砂处理系统的建设工作的体会。 对现代化大批量汽车铸件生产线的砂处理系统建设中必须考虑确保型砂性能稳定达到要求的问题，从回收砂的有效筛选、砂冷却、原材料的选择、合理的工艺参数设置、配比的精确达到、在线检测等方面以及对系统设备可靠运行，避免停机造成的201-0828作者简介吴毅(1963一)，男，工学学士，高级工程师。 4生产中止以及保证现场环境所采取的措施几个方面谈谈体会。 1工艺路线的制定工艺路线的制订是砂处理系统设计的指导纲领，不论是工艺布局还是设备选型都是在工艺路线的指导下展开的；合理的工艺路线能够使砂处理系统最大程度上满足造型线的要求。 使造型线的优势最大程度的发挥出来同时确保产品的质量稳定在设计的水平上。 较为完善的典型工艺路线如下回用砂新砂补充次磁选(悬挂式)二次磁选(磁性皮带头轮)筛分水分，砂温测定加水旧砂通风强制冷却一次粉料(膨润土，煤粉，淀粉，微粉)，水投入预混调匀储存水分，砂温测定称重定量二次粉料(膨润土，煤粉，淀粉)，水投入xx年第5期吴毅现代化大批量汽车铸件生产线砂处理系统建设体会堕堡垒墨终混水分，紧实度(GB)在线测定松砂送至造型线。 对于新建的铸造车间应考虑采用较为完善的工艺路线。 而对于老车间改造不一定能够做得完善，但应尽量做到。 2工艺布局的选择砂处理系统的工艺布局一般可分为串式平面布局和立体叠加塔式布局，串式平面布局对厂房的高度没有要求，但占地面积较大。 由于现代化高效率高可靠斗式提升机的使用，使塔式布置的实现得到了保证由于塔式布置省去了大量无效水平输送的皮带机。 使得工艺设备可以直接衔接，总体布局紧凑、工艺过程更合理，因此被广泛的采用。 立体叠加塔式布局分为三层第一层旧砂工艺处理单元对旧砂的关键工艺处理破碎、筛分、增湿、冷却；这一过程是获得优质型砂和铸件至关重要的先决条件。 第二层并列式旧砂中间斗单元由3h4h以上循环砂量的34个或更多的旧砂中间储斗组合。 旧砂斗储量大，每工作日周转浇注次数少。 性能较稳定。 尤其并列的多个旧砂中间斗，以料位器控制，从上部按顺序依次进料，从下部多台给料机同时出料使3h4h内多个时段的旧砂混匀使旧砂的有效粘土及煤粉含量、水分、温度等成分和性能波动降至最小。 型砂性能易于控制稳定，从而提高铸件品位档次。 第三层配料混砂单元以混砂机为核心的称量、配料、混砂工部。 混砂机上3台量程不同的大小微机配料秤不仅对旧砂、黏土、煤粉、水分进行称量配料；并将除尘系统的收尘称量配人型砂。 保证铸件光洁度、型砂的韧性和流动性、适当的透气性和收尘中有效成分的回收。 为生产高档复杂铸件，设淀粉(糊精)配料用斗和给料机。 混砂机下设不粘料、棚料橡皮料斗和大圆盘给料机，其3盘型砂储量可保证混砂机20s内快速卸料缩短辅助时间和停机时存料，再以旋转动作和内低外高的掏料刮板将型砂匀速和松软状态送出。 圆盘给料机盘底和刮板正面衬有工程塑料板。 不粘料且摩擦系数甚低，高强度黏土湿型砂输出时阻力小，不会受挤变硬，保持高性能转子混砂机混出型砂的均匀性、流动性十分重要。 立体叠加塔式布局应用特点这种特别适合于垂直分型挤压造型线配置。 这种线的落旧砂点与用型砂点分别在造型线的两端，物料输出路程长，易于分段塔式水平串联直线布设旧砂处理、混砂和型砂输送。 由于占地长而窄，可平行分段、靠近匹配、顺序整齐的布设除尘系统；系统阻力小，除尘效果好，所需风机风压低(一般不需配高压风机)风机能耗低、噪声低，且管道不易结露；外观整齐，通道顺畅，维护清扫方便；也有利收尘向旧砂处理系统回收。 而串式平面布局大多是老车间选用的方式，由于缺点较多，不宜在新建的车间中采用。 3设备装置31磁选装置在高效砂处理和自动造型线中对型砂内铁磁性异物的含量有很严格的要求，因此采用多道高强磁选(表面磁场强度300高斯)。 永磁皮带头轮和悬挂式磁选机在同一条输送带上配置，利于砂层表面与内部铁磁物彻底清除。 32新砂加入系统新砂由气力输送系统加入料仓，经变频调速螺旋定量随流补给到回用旧砂皮带上。 对于生产带有砂芯的铸造生产线一般新砂加入量极少可以考虑省略该装置。 33砂块筛选装置以多角筛为代表封闭式筛分设备与振动落砂挑配套使用可以使砂块得到进一步破碎。 当旧砂中混有砂芯时砂处理还应配备细筛，以最大限度去除小团块。 对于以生产小件为主的生产线使用冷却滚筒对大砂团的破碎有很大的帮助。 34旧砂冷却装置以机电一体化自动测温、比例增湿振动沸腾冷却床为代表的冷却装置近年来得到了大多数业界人士的认可，成为了旧砂冷却设备的首选其原理是通过鼓风沸腾带走比例增湿后热旧砂中水分即大量汽化潜热，使旧砂温度稳定的降到40以下水分调整为一2；需要冷却的旧砂，由给料装置均匀地送到冷却器的沸腾板上，冷却器在振动电机的作用下使沸腾版不停地振动。 板上的旧砂一面被向上抛掷，一面向前移动。 砂粒在移动过程中互相撞击、摩擦和挤压；将附着在砂粒表面的黏结物脱落，同时，鼓风机从沸腾板下方吹入冷风，流动的空气从沸腾板间的缝隙进入砂层使旧砂与冷空气进行50c t2O105铸造设备与工艺210年第5期热交换而达到降低砂温的目的。 冷却滚筒运转平稳，噪声低，防尘好。 与多角筛配合连接除尘风机产生流动的空气带走筒内水蒸气，使旧砂均匀冷却，伴随着低速旋转砂块进一步破碎搅动起到预混功效。 双盘冷却器类似混砂机。 有比较好的冷却效果。 当冷却器的刮板绕主轴高速回转时将盘内热的旧砂抛起成松散状态。 此时砂粒间穿过由机外鼓入的冷风，二者之间产生热交换。 气流的作用又加速了水分的蒸发使旧砂得以冷却。 尤其这类设备经常布置在混砂机前，国内外许多厂都将新砂与旧砂同时加入该设备搅拌，使处于冷态的新砂与热旧砂接触的同时进行了热交换，降低了旧砂的温度，新旧砂的混合又起到“预混”的作用。 所以有人又将双盘冷却器称为“混砂冷却器”。 35混砂机现代高速高压造型机生产高精度铸件型砂的综合性能有很高的要求，强度高017MP a020MP a，相反水分低34以下。 为解决似矛盾的一对性能，要求混砂机具备相当高的混匀能力；以日本新东公司生产的碾轮式混砂机和以德国E RIC H公司生产的转子式混砂机均能够达到这种要求，但生产效率有区别日本新东公司生产的碾轮式混砂机单台最大混砂能力是60，而转子式混砂机的单台最大能力可达到90th。 从混制的型砂性能分析碾轮式混砂机的效果要优于转子式混砂机，对于生产形状复杂，要求较高的发动机缸体、缸盖铸件应首选碾轮式混砂机。 而对于生产相对简单的小件转子式混砂机足以满足要求。 无论是碾轮式混砂机还是转子式混砂机，设计及制造水平对使用中的影响很大。 36斗式提升机高效可靠性双排斗、重锤张紧尾轮斗式提升机是砂处理工部布局采用塔式布置的关键设备。 老式D型带式斗提机生产率低故障率高，尤其不适应提升大量生产铸造流水线的高湿热旧砂；新型斗提机采用双排斗左右上下交错排列或四排斗两两成对左右上下交错排列。 料斗小，料斗和斗内物料少而轻，又错开排列，上部头轮回转卸料时，离心惯性力小，振动轻，斗不易甩脱。 离心卸料完善、不粘斗，回料小；带速高，斗宽，提升生产率成倍提高。 提升机尾轮以重锤箱涨紧，使工作过程料温度变化提升带伸长时张紧力衡定，因而不打滑，不超载。 使提升机具备大生产率多年运行可靠性，适应现代大生产高质量和高稳定性运行的市场要求。 637粉料的螺旋输送机高质量的型砂需要性能的稳定，粉料的加人精度起到关键的作用，定量装置的称量精度与低转速螺旋输送机的配合可以起到良好的作用，螺旋输送机的转速相对低些，可以使粉料的输送量在称量装置的有效控制下更准确地加入。 4在线检测及质量控制装置的选择在线检测及质量控制装置是砂处理系统的灵魂，标志着水平的高低，决定了能否使混制的型砂稳定达到相关技术指标的要求。 在线检测及质量控制装置不是几个单独的测温、测湿、加水装置的机械组合；而是从旧砂回收到混制完成整个过程的控制。 典型代表是日本新东公司的MI A、MI C、MI E型砂控制系统和德国爱立许公司的质量师系统。 日本新东公司的型砂处理系统，采用温度和水分传感器在型砂处理的整个过程中进行检测将测得的数据由微机处理，然后自动控制型砂混合过程中的供水量。 该系统可将型砂含水率波动范围控制在O2，GB值波动范围控制在2之内。 近年来国内的铸造设备制造公司通过吸收国外先进技术开发的在线检测及质量控制装置得到了广泛的应用，取得了良好的效果；该装置不仅能够全程对型砂进行温度、水分的测试调整外，特别是终混的阶段在混砂机内取样检测，测试GB值、水分、强度、并予以及时的调整。 因为型砂的紧实率是和水分、材料配比、强度等性能指标均有关的一个综合参数。 通过检测紧实率可以调整型砂中的加水量，把紧实率控制在一定的范围内即可保证水分的相对稳定性，同时可使型砂获得一定的湿压强度、韧性和流动性等综合性能。 保证型砂的技术指标达到要求。 该装置特别适用于转子式混砂机组成的自动化砂处理生产线。 5原辅材料的选择51新砂用新砂配成的型砂，是简单的混合物。 在生产条件下，混砂时间不可能很长，膨润土和水形成的黏土膏不可能均匀涂布在砂粒表面上，反复使用的旧砂砂粒表面上积了多层变质烧结层，黏土膏的涂布则相当均匀。 因此，混砂时补加的新砂不宜太多以保持系统砂总量稳定为原则。 新砂补加量在35较为适宜。 52膨润土膨润土是型砂中的主要黏结物质，可分为钠基20l o年第5期吴毅现代化大批量汽车铸件生产线砂处理系统建设体会壁查箜膨润土，钙基膨润土和钙基活化三种；其性能的优劣对型砂的性能有着至关重要的影响，优质的膨润土的好的矿藏和加工方式，虽然市场的价格要高一些，但使用中的优点是能够确保混制后型砂的综合性能，使砂眼气孔类缺陷减到最低，有效膨润土含量一般控制在79较为适宜。 53煤粉铸铁用黏土湿型砂中的煤粉含量，要根据铸件的特点，煤粉的质量具体确定。 煤粉的质量指标应重点关注挥发份、光亮碳和焦渣特性；这些指标都要有一定的范围既不是越高越好，也不是越低越好。 而是在一定范围内的稳定。 煤粉含量大致上宜控制在3555之间。 混砂时补加的数量，须根据旧砂中有效煤粉的测定值来确定。 54淀粉淀粉是一种粮食产品，其在型砂中的主要作用是抵抗型腔表面的风干，防止夹砂缺陷的产生，另外还可以改善砂型的退让性，提高造型起模性，保证型腔的完整性。 淀粉分为一淀粉和卢一淀粉两种，用于铸造生产的是天然谷物经过处理后得到的的一淀粉。 主要应用于水平分型的有箱线生产的平面件。 加入量一般为001003。 55旧砂的粒度对于用黏土湿型砂制造的铸铁件，型砂的粒度应细一些。 由于基本是旧砂全部回用，所以应该经常检测旧砂的粒度。 为了保证铸件的光洁度，140目筛上的砂粒应在1015之间。 保持较多的细砂，可以减轻铸件表面粘砂而且。 会增加砂粒之间黏结桥的数量，从而降低型砂的脆性，避免冲砂缺陷。 此外，这对提高型砂的湿强度、干强度和水分迁移后增湿层强度都有好处。 200目筛、270目筛和底盘上细砂的总和应尽量地少。 这样的细砂对改善铸件表面质量的作用不大，却会使混成砂的水分较高，而且会使型砂的透气性降低。 细砂的总和一般应少于4。 56吸水细粉的含量吸水细粉中主要是死黏土，还包括焦化了的煤粉细粒和其他细粉。 吸水细粉的含量并非越低越好，最好将其控制在25之间。 吸水细粉，混砂时会和膨润土争夺水分，使混成砂达到可紧实性目标值所需的水分增高，吸水细粉的吸水能力比膨润土强，而保持水分的能力却低于膨润土。 因此。 在型砂中加水量略有不当时吸水细粉对型砂性能有一定的“微调和稳定”作用。 水分高时，细粉首先吸水，膨润土所吸收水可较稳定一致；混成砂在输送过程中水分蒸发时，吸水细粉所吸的水先蒸发，黏结砂粒的黏土膏中的水分较为稳定，型砂的性能也就较小波动。 吸水细粉含量太高也不好，会使型砂的水分较高，易于导致铸件上产生针孔、表面粗糙和砂孔的缺陷。 吸水细粉含量太低，则型砂的性能(尤其是可紧实性)不易稳定。 6混砂工艺一混砂时的加料顺序为了减少混砂所需的能量，采用合理的加料顺序是很重要的。 很多工厂，混砂时习惯于先加干料(砂和黏土)，干混一段时间，然后加水混匀。 这种操作方法有三个缺点1)混干料时粉尘飞扬污染环境且有害于工人的健康；2)混砂机内抽尘会损失大量有效粉料；3)需要较长的混砂时间。 在混匀了的干料中加水，即使水加得很分散，也是一滴一滴地落在干料中。 因为黏土是亲水的。 加上水滴表面张力的作用，水滴附近的黏土很快就聚集到水滴上，形成较大的黏土球。 将这些黏土球压碎并使它涂布在砂粒表面上是比较困难的，需要的能量也比较大。 如果先加砂和水混匀，后加粉状黏土，因为水已分散，没有较大的水滴，加入黏土后只能形成大量较小的黏土球。 压开这些小黏土球是比较容易的，需要的能量也较小。 也就是说，用同样的混砂设备，得到品质相同的型砂，所需的混碾时间较短。 7重点设备的管理砂处理设备由于每E t的处理量很大，设备在较为恶劣的的条件下使用。 定期的保养和维护非常关键，无论是漏砂的及时清除还是运动部件的定时加油，以及易磨损消耗件的更换都直接影响到整个系统的开动率，同时对质量的影响也很大，对下列三个设备及项目要特别做好管理。 71筛分设备的定期清理筛分设备无论是选择直线筛、滚筒筛还是六角筛，筛网的管理尤为关键，因为旧砂中的杂物较多工作中会造成堵塞和破损，因此定期的检查和清理必须保证，检查的周期应不少于8h12h一次。 清理的时间不少于5d6d一次72沸腾冷却床定期清理(下转第16页)7铸造设备与工艺210年第5期4改进效果验证改进设计后的水冷射砂板结构形式如图4所示，通过改进后的水冷射砂板在实际生产中使用4个月未出现焊缝开裂等漏水问题取得了很好的效果。 增加结构支撑连接处全部为角焊射嘴座局部加工平面图4改进设计后的水冷射砂板结构示例5总结1)装配式水冷射砂板具有材料准备周期短。 制作工序简单，加工精度高等优点；2)根据受力方向，采用适当的焊接方式，保证焊缝切应力方向与焊缝的最大有效截面方向一致。 提高焊接强度3)装配式水冷射砂板设计过程中须充分考虑生产使用过程中的受力情况，设计足够的结构支撑提高结构强度4)加工制作工艺路线尽可能避免对大平面的加工，应设计以点加工来代替面加工的工艺路线。 参考文献1中国机械工程学会铸造分会铸造手册(第4卷)M北京机械工业出版社022明金元煤气加热四开模热芯盒结构设计及要点分析J铸造技术202 (6)5163黄乃瑜，万仁芳，董选普铸造工艺装备设计M北京电子工业出版社20o7(上接第7页)沸腾冷却床面的网孔的通畅保证是冷却效果保证的关键，由于沸腾冷却床中的型砂要加水必须防止堵塞现象的发生，每一次连续使用完成后必须将床面上残留的型砂排净，然后用铜刷或细的钢刷对网孔进行清理。 清理后鼓风确认每