砂型铸造中铸型装配质量控制方法研究

[摘 要]铸造工艺是将熔化的金属浇入具有与零件形状相适应的铸型空腔中，使其冷却凝固后获得铸件的生产方法，包括砂型铸造和特种铸造。所谓砂型铸造是在砂型中生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。下面文章将会根据砂型铸造中的质量控制相关内容进行简要的阐述，以供参考。

[关键词]砂型铸造；装配；质量控制

中图分类号：TF593 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）05-0256-01

铸造行业作为制造业及机械工业的重要组成部分，在国民经济和社会发展中占有举足轻重的地位。铸造装备是铸造工业的基础，也是铸造工业发展的重要前提条件。中国是铸造大国，但不是铸造强国。目前，我国铸造业装备总体水平不高，大型企业铸造装备主要靠进口，中等及以下规模铸造企业铸造装备普遍偏低，绝大部分铸造车间的熔炼、浇注、造型、制芯、清理等自动化程度和关键生产参数在线检测水平与现代化铸造生产标准相距甚远，转型升级任务十分艰巨。

1 砂型铸造工艺成效特点

其优点是砂型铸造工艺所造出的砂型模具与其它模具比工作温度不超过300℃，工作压力不超过1.5Mpa，其模具材料选用范围广，使用寿命长，模具使用费用成本低。其缺点有三方面；首先是尺寸精度不稳定的问题，因为铸件是依模而作。模的尺寸无一例外会受铸件影响。特别是一些复杂铸件，由于采用多个模具制造，其累计的误差已严重影响铸件尺寸，由此可见砂型铸造，要想追求零误差，那是不现实。

其次铸件表面粗糙，砂型模具无可避免的有一些粗糙的地方，所以想得到外表光亮洁净的铸件很难。再次就是铸件有缺陷，大部分的铸件缺陷来自于铸模质量不佳所造成的，如铸模表面弯曲不平或倾斜。会导致模型不好，破损的模型表面会造成产品有缺陷；在安装的过程中安装偏差会导致挤箱、砂眼；浇注系统不规范或随意安装导致金属液流动偏离工艺要求，进而造成缩陷、产生气孔。这些因素导致了砂型铸造工艺产品的所铸造的产品不稳定。

2 砂型铸造工艺

其工艺是由造型、造芯、烘干、合型、浇注、落砂、清理等工序组成的铸造体系。砂型铸造工艺所铸造产品的区别是砂型铸造是名副其实，用这些产品模型和其它工艺装备制成“砂型”再将熔化的液态金属充填到砂型中，待其冷却就得到所需的铸件；砂型铸造不受数量多少的限制，适用于各种不同铸件的铸造，工序较多，因此砂型铸造更为复杂。

2.1 制芯

目前，制芯设备的控制技术只能满足自动化生产的基本需求，还未达到制芯数据智能控制的水平，整个制芯过程受外部条件（如环境温度、湿度、原砂温度、物料定量、称重精度等）、制芯过程控制（如机构运动、射砂、吹气过程等）因素的影响很大。要实现智能化制芯，必须对以上各因素进行精确的数据检测和信息反馈，并结合制芯工艺数据库实施制芯过程参数的实时修正，以提升制芯设备的智能化水平。

2.2 铸造自硬砂装备与技术

目前，除汽车拖拉机工程机械等行走机械基本采用湿型砂工艺外，我国大多数重型机床、大型泵阀、风电核电铸件全面采用自硬砂工艺制造。铸造装备基本采用传统地面半机械化造型、制芯，起模、涂料、下芯、合箱、浇注、除尘等操作均需借助行车完成。随着铸造行业智能化、信息化、自动化快速发展，要在传统铸造工艺的基础上，研究开发适合大中等规模以上数字化铸钢及高端铸件生产企业需求的铸造自硬砂装备与技术，以尽快提高铸造业装备自动化的总体水平。

2.3 清理打磨装备与技术

铸造生产中铸件后处理的清理打磨是指在铸件从铸型中取出，清除掉铸件本体以外的多余部分，并打磨精整铸件内外表面的工艺过程。清理打磨的主要工作有清除残砂和型芯，切除浇口、冒口，清除铸件粘砂、表面异物，打磨割筋、披缝和毛刺等凸出物，以及精整铸件表面等。目前，大部分铸造企业清理打磨仍处于单机抛丸清理、手工打磨的初级状态，生产效率低、维护工作量大、工作环境差、上下料难以实现自动化，成为铸造企业普遍头疼的难题。随着中国制造2025的实施，先进清理打磨装备的发展首先被人们提上日程，高效在线抛丸技术、感知近形技术、成套集成技术、智能信息技术等将成为共性关键技术。

2.4 成套集成技术

目前，清理打磨工序基本是单机和大量人工操作状态，大量手工操作及工序离散布置导致这一领域生产效率低下。因此，这一领域装备技术首先面临的是自动化与成套化，即实现自动流水线生产。面对多样化铸件，集约化生产，传统设备，特别是切割、冲压、打磨设备普遍缺乏灵活性、适应性，随着数控技术的推广，柔性编程，精确定位使切割、打磨装备的自动化在一些应用领域取得突破，并且正在拓展其应用的广度及深度。

2.5 浇注过程智能控制

目前，铸造厂造型生产线配的带不保温浇包的浇注机、浇注炉，虽然可以实现自动浇注、连续浇注，但不具备针对每个铸型提供智能化浇注及控制浇注炉内气体压力，不断保持浇口杯铁液液位不变或保持在一定液位高度的功能，提高浇注设备的智能化水平尚有较大空间。

2.6 檢测技术装备与技术

铸造检测技术与设备是指涉及铸造生产过程关键参数的检测技术及设备，包括生产现场用在线监测和实验室用离线检测两大类别，主要包括熔体质量评价、熔炼过程控制、造型（芯）材料质量评价、型（芯）砂制备过程控制、熔体浇注及凝固过程控制、铸件质量评价等关键技术与设备。随着“互联网+”时代的到来和“中国制造2025”的实施，“智能化铸造车间”和“智能化铸造生产”等问题提上日程，无论是在线监测还是离线检测技术与设备都将面临新的机遇与挑战。充分认识挑战，准确把握机遇，坚持务实创新，将会为中国铸造检测技术与设备开辟广阔的发展前景，为中国铸造强国建设做出应有的贡献。

综上所述，随着社会经济的发展，铸造行业不断的进步，砂型铸造工艺的高紧实造型法（包括高压造型、射压造型、气冲造型）会得以广泛应用。其特点是在运箱、合箱、浇注的过程中，损坏少，变形少，其生产出的铸件尺寸精度高，表面质量大幅提高，且废品少。与国外相比我国的铸造业水平还有很大差距，很多不足。这需要我们转换思维、转换机制，不断摸索，不断学习来壮大祖国的铸造行业。