黃洪軍

（玉柴機器股份有限公司鑄造廠，廣西 玉林 537005）

本公司生產(chǎn)的發(fā)動機430系列氣缸體鑄件，水道砂芯如圖1，長度為900mm，寬度為110mm，厚度為40mm，砂芯用一條直徑為φ5mm的圓鋼作芯骨來加強砂芯強度；水道芯形成鑄件的最小壁厚為5mm。

圖1 水道砂芯

1 原鑄造工藝及存在問題

1.1 水道芯制芯工藝

水道芯長度較長且又細又薄，這樣對砂芯強度、抗變形要求就很高。芯砂的選擇方面，我們選擇了 50/100目，含泥量≤0.2%，水份≤0.25%的北海擦洗砂[1]，同時為了減少鑄件水道內(nèi)腔的脈紋，按砂重的6%～8%添加抗脈紋劑。冷芯盒樹脂加入量按砂重的2.5%～2.8%添加,冷芯盒樹脂組份Ⅰ組份Ⅱ按6∶4的比例添加。吹三乙胺30s對砂芯進行硬化。砂芯即拉強度要求≥0.8 MPa,2 h強度要求≥1.0MPa。為了增加水道砂芯的強度，采用一條直徑為φ5mm長度為720mm的圓鋼作芯骨。

1.2 水道芯浸涂料工藝

水道芯浸涂涂料采用福仕科102+，涂料比重控制在1.35 g/cm3～1.38 g/cm3,人工浸涂料后擺放在烤爐烤板上。

1.3 水道芯烘烤工藝

水道芯浸涂料后，整齊擺放在烤爐烤板上。烤爐為通過式烤爐，長度105m，分為預(yù)熱區(qū)、烘烤區(qū)、冷卻區(qū)。預(yù)熱區(qū)溫度控制在100℃～150℃，烘烤區(qū)溫度控制在150℃～180℃[2]。砂芯經(jīng)過烤爐時間為90min。砂芯烘烤后水份要求≤0.2%。

1.4 存在問題

1）水道芯采用人工浸涂料，手抓位置（芯頭）容易形成涂料堆積，影響與主體芯的配合精度。

2）水道芯人工浸涂料后單獨烘烤，出爐后出現(xiàn)裂紋、變形如圖2所示。

3）鑄件水道表面形成氣孔，水道中心偏移1.5mm～1.9 mm。

2 存在問題分析及工藝改進

圖2 水道芯裂紋

圖3 螺釘固定水道芯

圖4 螺釘固定水道芯改進

2.1 存在問題分析

水道芯在使用人工浸涂料時，需要手持水道芯兩端的芯頭才能浸入涂料池中，這樣就會在手持位置形成一些涂料堆積，雖然可以在砂芯出爐后進行人工刮去涂料堆積，但還是會影響到水道芯頭與插片芯的配合。水道芯因結(jié)構(gòu)方面的原因，砂芯又細又長又薄，而且還有部分是懸空的，浸涂料后放在烤爐烤板上單獨烘烤，砂芯出爐后有將近50%的砂芯出現(xiàn)裂紋、變形的情況，且單獨烘烤也大大造成能源的浪費。水道芯出現(xiàn)裂紋后，在澆注過程中，砂芯發(fā)出的氣體就容易從裂紋位置排出，水道壁厚僅有5mm，鐵液在鑄型內(nèi)降溫較快，氣泡上浮困難，或鑄件表面已凝固，氣泡來不及排除而造成氣孔[3]。致使鑄件水道表面形成氣孔缺陷。水道芯的變形，會使鑄件水道壁厚不均勻甚至出現(xiàn)薄穿、水道中心偏移等缺陷。

2.2 工藝改進

針對原工藝水道芯存在的問題，進行了分析，決定采用將水道芯與主體芯裝配后再進行浸涂料與烘烤工藝。水道芯在浸涂料前與主體芯、插片芯進行裝配好，這樣水道芯芯頭就不存在涂料堆積墊高問題，同時水道芯有了主體芯的均勻支撐，裂紋、變形問題將得到改善。要實現(xiàn)水道芯與主體芯進行整體浸涂料，關(guān)鍵在于如何把水道芯裝配固定在插片芯上。由于生產(chǎn)節(jié)拍較快，達到70臺/h～75臺/h，工藝改進方面，開始時用熱熔膠固定水道芯的方式，但存在熱熔膠固化前水道芯必須人工扶助固定，操作不方便，生產(chǎn)節(jié)拍明顯下降。之后改用螺釘上緊固定的方法，先在水道芯、插片芯上先做出螺釘?shù)卓?，再打螺釘上緊如圖3，因為砂芯比較脆，螺釘打到位后就會打滑松脫，對螺釘?shù)穆菁y高度進行加高及增加牙距的方法也沒有能解決打滑問題。最后經(jīng)過研究分析，螺釘打滑上不緊的原因為螺紋在旋進過程中形成的散砂沒有地方排出，隨著旋進深度的加深堆積越來越多的散砂沒法排出，形成擠壓拉崩砂芯基體。經(jīng)過對砂芯底孔進一步的改進，在插片芯原底孔旁邊增加一個與之相連的排砂、藏砂孔如圖4所示，螺釘打滑問題得到了解決。從而實現(xiàn)了水道芯與主體芯整體浸涂料及整體烘烤如圖5所示。同時在水道芯的芯頭、堵片孔鉆出排氣通道，使得砂芯產(chǎn)生的大量氣體能及時排出[4]。

圖5 水道芯與主體芯整體浸涂料

3 新工藝檢驗

水道芯采用了與主體芯整體浸涂料及整體烘烤工藝后，通過小批量生產(chǎn)、批量生產(chǎn)驗證，水道芯配合精度得到了進一步的提高，水道芯出烤爐后裂紋、變形問題得到很好的解決，鑄件水道面氣孔率明顯下降，經(jīng)過解剖檢驗鑄件水道壁厚均勻，劃線檢驗水道中心偏移量≤0.5mm。由此證明，此工藝是可行的。

4 結(jié)束語

水道芯采用了與主體芯整體浸涂料及整體烘烤工藝改進后，生產(chǎn)了13816臺該機型產(chǎn)品，均沒有發(fā)現(xiàn)水道芯出現(xiàn)裂紋、變形現(xiàn)象，鑄件水道壁厚均勻，水道面氣孔、水道中心偏移得到穩(wěn)定的控制，同時為今后其他機型砂芯實現(xiàn)整體浸涂料、整體烘烤打下了良好的基礎(chǔ)。

［1］鑄造車間和工廠設(shè)計手冊編委會編.鑄造車間和工廠設(shè)計手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1995：195-197.

［2］張龍，李遠才，許建華，等.水熔性型芯強度影響因素的研究［J］.鑄造 ,2010（9）：924-927.

［3］中國機械工程學(xué)會鑄造分會編.鑄造手冊（第1卷）［M］.鑄鐵第2版.北京：機械工業(yè)出版社，2002：66-67.

［4］李連杰，韓振中.缸體缸蓋氣孔缺陷的產(chǎn)生及防止措施［J］.現(xiàn)代鑄鐵（S），2010：62-65.