静压铸造生产线落砂、清理常见问题及对策

2011-02-09刘天平王爱丽

铸造设备与工艺 2011年4期

刘天平，王爱丽

（河南省汤阴县华兴机械制造有限公司，河南汤阴 456174）

近几年，随着铸造行业的发展以及铸件产品质量要求档次的提高，或随着原辅材料价格上涨，迫于降低成本而提高生产效率，很多企业相继选择上马了国际上较先进的静压铸造生产线。也有很多企业对相配置的落砂、清理工部认识不够，还停留在原来造型工艺对落砂和清理的需求认识上，结果造成因落砂和清理的很多原因致使生产线运行失衡，设备开动率不高，进而回过头来再弥补整改，其结果也时有不甚理想之处，造成人力财力物力的浪费。本文根据调研考察、建设、管理静压线的实践，对落砂和清理工部常见的问题进行分析并提出解决办法。

1 静压铸造生产线落砂、清理工部简述

1.1 铸造企业或车间落砂、清理工部

浇注后的砂型经过一定时间的铸型保温、冷却后，需要将铸件从砂型中分离，此过程即为落砂；该过程不仅要使铸件从铸型中分离出来，还要将结块的型砂破碎，并尽可能多的去除铸件表面和砂箱内壁的粘砂以及铸件内部的芯砂。而在铸造生产中，清理做为后处理工序，是铸件经落砂与冷却后，清理铸件本体以外的型芯和芯撑、切除浇冒口、拉筋多肉凸起、表面粘砂和异物以及打磨清整铸件内外表面的过程。

1.2 静压铸造生产线落砂、清理工部特点

静压铸造生产线由于具有连续生产、砂型强度偏高、生产效率高的特点，在落砂方面，落砂机应与造型线主机相适应，同时落砂机应具有输送和一定的破碎功能，其落砂栅格的大小应根据铸件大小，铸型强度合理选择；在清理方面，除了清理设备要与主机相适应外，由于清理的很多环节需要人工完成，且往往工作繁重、生产效率低、环境恶劣，在考虑适宜的清理工艺和清理方式的同时，尽量扩大清理区域的面积和布置多个清理点来提高清理能力，以期平衡协调清理工作量，保证静压铸造生产线正常运行。据统计，清理工作约占铸件总工作量的1/5强，而对于静压铸造生产线，甚至可达1/3左右；同时，和大多数铸造企业或铸造车间一样，其落砂和清理工作操作兼具伴有蒸气、烟、尘、振动、噪声、辐射热，而后者更是因由人工操作更显环境恶劣、因工作繁重而工作效率低下。

2 静压铸造生产线落砂、清理工部的常见问题

静压铸造生产线由于具有连续生产、砂型强度偏高、生产效率高的特点，整条线是一个完整的系统工程，相互密切制约，只要有一个环节薄弱，其他部分的生产能力就无法发挥，因此要求各工部相适应，能力相匹配、衔接性好。多家企业实际生产运行情况显示：落砂和清理工部由于设计能力、工部配套能力、人工操作参与、受产品更换适应性差等原因是静压线设备开动率不高的主要原因。其常见问题有：块砂、芯砂混入、磕碰、清理影响整线运行等。

3 静压铸造生产线落砂、清理工部常见问题分析

3.1 块砂

实际运行情况显示：静压铸造生产线生产，未通过落砂机和振动输送机的砂团、砂块的情况在很多铸造企业不同程度都有，特别是在有铸型没有浇注的时候，砂团、砂块的情况更严重，对于多砂芯的产品同时还伴有大量未烧透溃散的芯头。

3.2 芯砂混入

目前很多铸造企业制芯多采用树脂做为黏结剂，砂芯的强度大为提高，改善了产品的落砂性能，但相应的，大量溃散和破碎的芯砂在分箱、振动输送、振动落砂时也进入到旧砂系统中。对于芯砂混入给型砂性能带来的影响，国内外文献多有报道，但多数认为是对型砂质量负面和不同程度有损害的影响。

3.3 磕碰

从落砂到清理完毕，铸件磕碰时有发生，在生产过程中，磕碰可细分为落砂磕碰、输送磕碰、抛磨磕碰、搬运磕碰。通常静压铸造生产线生产，一般企业都追求档次和附加值较高的铸件产品，因此对磕碰的预防和避免具有实际意义。

3.4 清理影响整线运行

对于静压铸造生产线，铸件的清理工作约占铸件总工作量约1/5，同时铸件的去除浇冒口、去除芯砂、清理、抛磨等操作环节，人工操作工作量大，环境恶劣、工作效率低下。在企业实际生产中，虽因清理工部工作造成直接停线生产的不多，但由于铸件涌余到清理场地，加上铸件分检、不能及时转到下一工序使整线满负荷、足节拍生产的情况普遍存在。

4 静压铸造生产线落砂、清理工部常见问题解决办法

4.1 块砂

对于铸件落砂后不同情况的出现砂团、砂块情况，目前很多企业的做法有：

1）调整型砂工艺性能参数：拿某企业大量生产的汽车轮毂产品为例，静压线调试时砂型强度达到0.15mPa～0.17 MPa，运行后发现有大量的块砂、砂团，几经试验，砂型强度降低到0.12mPa～0.14mPa，不仅保证了铸件质量，块砂、砂团也明显减少；

2）设计破碎回收装置：实际情况下，块砂即使在正常生产时也时有出现，特别是在有铸型没有浇注的时候，砂团、砂块的情况更严重，对此，在鳞板输送机的端头或多鳞板输送机周转时中间鳞板机设置一或多处块砂回收料斗，也是切实可行的办法，收集的块砂集中破碎处理后再回到砂系统回用。

3）多台（一般两台）振动落砂机顺序串布，以使落砂充分，减少块砂量。该方法是为了增加砂块振动破碎的时间或行程，达到减少块砂和砂团的目的。

通常企业依据自己的实际情况对上述三种做法均有采用或同时采用。

4.2 芯砂混入

针对芯砂混入，笔者的体会是：

1）静压铸造生产线芯砂混入比例的问题，一般认为当芯砂混入比例不要超过10%。生产情况显示，以呋喃树脂芯砂混入量为例，在很多企业其比例达到30%也可正常生产。

2）减少芯砂混入量可采用分别落砂方法，其做法是：在落砂时将带有砂芯的铸件先从砂箱中吊出，移动到另外的落砂机上进行振动落砂，落出的芯砂在另行处理使用；国外有做法浇注机浇注完后冷却，然后进入“轻柔”处理过程，抓取机构将铸件去掉外部型砂，进入全封闭的冷却段至接近环境温度，再取出包裹铸件表面的型芯砂，进行抛丸清理。

上述分别落砂的优点是不仅极大限度避免了芯砂的混入造成的不利影响，同时大大减少了新原砂消耗和废砂量，但是这种方法要求对车间的布置和设备进行调整，对于新建企业可以在设计时就考虑，但在已生产企业中相对就困难些。

4.3 磕碰

针对上述的几种磕碰现象，各有不同的注意事项。静压铸造生产线上，落砂机处于连续生产状态，落砂机栅格尺寸根据铸件大小、铸型强度选择，既要防止落砂时因栅格过小造成型砂块振不开而落到下一级的鳞板输送，又要避免栅格过大，使铸件在落砂机上无砂垫的情况下造成磕碰。实际情况下，产品会调整，落砂机的栅格也不会合适每种产品，铸件在落砂机上的磕碰时有发生。

因此有企业的做法是：1）不断改振动落砂机，增加或减少滑竿或滑板防止磕碰铸件；2）振动输送机下布置鳞板输送机和悬挂吊盘输送机两套系统，人工从振动输送机拖出清理、使用气吊-滑道吊离铸件到鳞板输送机和机械手（或机器人）夹持铸件上悬挂吊盘输送机运离后再做清理。

至于输送磕碰、抛磨磕碰、搬运磕碰，一般因工部间铸件周转人为引起。因此一定要讲求清理现场产品摆放有序、物流顺畅，同时有条件的，多利用台车、叉车等移动机械设备参与物料流转，效果会更好。

4.4 清理影响整线运行解决办法

多家企业实际情况显示：在静压铸造生产线正常生产情况下，与之匹配的制芯、砂处理、熔炼等主要工部能力都相适应、相协调，其自动化程度或设备条件也相对比较高，而作为辅助工部的清理工部，环境差、劳动强度大，占人工也最多，多采用通用设备，很多企业还采用自制的设备和工具，不仅简单简陋、而且安全性差。在多数铸造企业，发生在清理工部的工伤事故频次和比例是最高的。

以上的情况都会影响到清理工部与静压线生产的匹配，为了保持生产平衡，一般采用的措施有：1）输送采用铸件不落地的鳞板机连续输送，铸件切除浇冒口和质量分检均在鳞板输送机上完成；2）清理采用配以间歇式吊钩输送的通过式抛丸清理机，提高清理效率；3）打磨和精整采取多道流转、多点布置，清理工部的工作区面积依条件尽量大，来提高清理能力，平衡协调清理工作量，保证静压铸造生产线正常运行。

5 静压铸造生产线落砂、清理工部常见问题的思考

从以上分析可知，很多情况下影响生产线正常运行的并非造型主机和制芯、砂处理、熔炼等主要工部，作为辅助工部的落砂和清理对整线运行的影响也很大。

对于有静压铸造生产线正在生产的企业、还是计划改造或正在规划静压铸造线的企业，认识到静压铸造生产线具有极强的连续生产性、砂型强度偏高、生产效率高的特点，笔者认为：如果使静压线理想运行，必须高度重视落砂和清理等后处理工序对生产线运行的影响、重视产品铸造工艺设计对生产线运行的影响，从设计就入手，采取合理先进的清理方式、使用高效的清理设备；采取产品与生产线相适宜的铸造工艺尤其制芯工艺，精化铸件，使生产出来的铸件具有极少的清理工作量。

同时我们也应注意到，静压铸造生产线由于具有高的合型精度，可有效减少飞边和披缝产生。由于合箱后箱卡紧箱可靠，避免了涨箱，分型合缝变成了一条线。这些从设备本身的角度，改善了铸件的前处理，从根本上减少了部分清理工作量。

笔者所在的公司，开发一种替代欧洲进口的空压机壳体，原铸造工艺设计为平面分型，外部有很多补砂芯，使铸件外表既不美观又打磨工作量大，后改为曲面分型在静压铸造生产线生产，解决了上述问题。该产品从铸件生产的全局着手，采取与生产线相适宜的铸造工艺，从根本上解决了产品外观质量和清理的问题。