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冷芯盒精密组芯造型技术
来源:    作者:    日期:2017-10-25 14:42:02

 摘要:介绍了冷芯盒精密组芯造型技术及国内铸铝、铸铁、铸钢件案例。通过与传统工艺相比,冷芯盒精密组芯工艺体现出铸件尺寸精度高、布线简便多样、浇注工艺灵活、生产效率高、芯砂可接近100%完全再生、经济环保等优势,是一种具有广泛发展空间的提升铸件质量且绿色环保铸造技术。该技术尤其适用具有一定批量且铸件内腔复杂的铸件生产,并且能组建成高度自动化和智能化的铸造生产线。
 
  随着中国制造业的快速发展,以及劳动力成本和环保压力增加,对传统的铸造行业提出了前所未有的挑战。首先是对铸件产品本身的要求越来越高,主要体现为尺寸精度要求越来越高、结构日趋复杂、内在材质性能要求提高;另外,社会对铸造生产过程的节能减排、改善生产现场环境、减少劳动力及劳动强度也提出了更高的要求。为此人们在传统的各种潮模砂造型工艺、自硬砂造型工艺基础上不断探索先进的铸造成型工艺及造型装备来达到这些要求。
  冷芯盒精密组芯造型铸造工艺是采用冷芯盒制芯工艺生产高精度外型,然后与铸件内部砂芯组合成完整的砂型用于铸件浇注生产的工艺,这种组芯造型工艺,国外又称为精密砂型铸造(Precision Sand Casting),以区别于传统的湿型砂造型、自硬树脂砂造型以及覆膜砂壳型铸造。此工艺适合生产铸钢件、球墨铸铁件、合金灰铸铁件、铝铸件、镁铸件等各种材质的铸件,广泛应用于汽车发动机缸体、缸盖、变速箱壳体、进排气管、底盘件、工程机械液压件、泵壳、管件、阀体等复杂铸件的生产。该技术尤其适用具有一定批量且铸件内腔复杂的铸件生产,在长期被广泛应用在铝合金铸造的基础上,也已被国内外众多著名铸造厂应用在铸铁缸体、缸盖、铸钢排气管等复杂铸件的生产中。
一、冷芯盒精密组芯造型工艺特点
铸件质量高
- 可生产高度复杂的铸件(如发动机缸体、缸盖、排气管)
- 尺寸精度高(达CT8 级以上)
-表面质量高(表面粗糙度Ra≤12.5~25)
生产工艺灵活
- 可以单机小批生产或组线大批量生产
- 垂直、水平、叠箱或不受分型限制, 工艺灵活
- 可以实施各种工艺手段保证铸件的特性
节省投资
- 设备投资小(同样造型数量对于设备和砂处理的要求)
- 场地占用面积少, 无复杂基础要求
 运行成本低- 单台射芯机每小时造型速度在40 型以上,多台实现更大产量
- 对于水、电、气的消耗
- 用砂量极低(砂铁比可到达2:1 以下),且可近100%再生利用
- 设备维护成本低
 更环保
- 型砂和芯砂工艺相同, 无废弃砂的排放
- 车间环境更为友好
- 由于尺寸精度高,减少了大量的原材料和加工
二、冷芯盒精密组芯造型线主要系统
- 芯砂准备系统
- 冷芯盒制芯/制型(适合各种冷芯盒工艺)
- 下芯组芯、涂料及表干系统(根据需要选择)
- 合型及锁紧系统
- 浇注冷却循环线
- 落砂及铸件分离系统
- 砂再生系统(机械法或热法)
三、国内案例
1、铸铁缸体、缸盖精密组芯造型自动化生产线
重庆机电六缸缸体组芯造型砂芯砂型生产-40 组砂型/小时,采用6 台明志科技冷芯盒射芯机生产



<div  text-align: center;">重庆机电六缸缸盖铸件技术指标

               

技术名称

组芯造型工艺技术指标

铸件结构

轮廓尺寸

900×325×200  ( mm)

主要壁厚

5mm

铸件重量

150kg

技术要求

材质

HT250

抗拉强度

≥250MPa

硬度HBS

200~240

铸造工艺

造型方式

组芯造型

砂型重量

370kg

砂型壁厚

40mm 左右

浇注重量

200kg

铸件技术指标

砂铁比

2.46/1

工艺出品率

75%

尺寸精度

CT6~CT8

重量偏差

≤1.5%

表面粗糙度

Ra≤12.5~25


2、铝合金精密组芯造型铸造高度自动化生产线
  明志科技铸造新车间按照高效、环保及智能化为目标,结合精密组芯造型铸造工艺技术与世界一流的铸造装备技术,采用30 台机器人实现了组芯造型、浇注、清理打磨、标识码垛、加工及焊接的铸件生产全过程的自动化工程,可满足大批量复杂薄壁铝合金铸件的铸造、加工及装配生产。该生产线已具备年产50 万件壁挂式锅炉铝合金热交换器铸件产品的生产能力。



  明志科技自身研发生产的高效冷芯盒制芯/型装备及组芯造型自动化工程—采用2 台射芯机生产砂型,5 台射芯机生产砂芯,整线达到55 整型/小时。

图1:明志科技自主研发的组芯造型重力铸造机器人浇注单元—每小时产出90 件铝合金热交换器铸件

图2:涡轮增压器排气管外模砂型生产—采用明志科技2 台冷芯盒射芯机
3、铸钢排气管精密组芯造型生产(见图2)

涡轮增压器排气管组芯造型

结论
  采用冷芯盒精密组芯造型工艺可以应对高精度、高复杂度以及高强度的铸件要求,工艺手段灵活丰富,是生产复杂内腔铸件的最佳解决方案。
  冷芯盒精密组芯造型线与传统造型线相比,在固定资产投资、原砂资源利用、操作维护、节能减排、环境保护等方面的优越性,符合低投入、高产出、低消耗、少排放、能循环、可持续的新型工业化发展道路,更利于建立资源节约型和环境友好型的铸造企业。
  目前,复杂铸件的冷芯盒精密组芯造型技术已经得到国内国外的普遍认可和应用,尤其是汽车铸造领域,如中国重庆机电、天津新伟祥公司、德国FritzWinter、瑞典Volvo 公司、美国Catpiller 公司等。