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        內(nèi)燃機(jī)定位板質(zhì)量改進(jìn)

        2016-08-10 11:08:39張紅坎劉利平
        鑄造設(shè)備與工藝 2016年3期
        關(guān)鍵詞:夾砂型腔鑄件

        張紅坎,劉利平

        (共享裝備股份有限公司,寧夏銀川 750021)

        內(nèi)燃機(jī)定位板質(zhì)量改進(jìn)

        張紅坎,劉利平

        (共享裝備股份有限公司,寧夏銀川 750021)

        為了解決內(nèi)燃機(jī)定位板鑄件上的夾砂、尺寸問題的質(zhì)量缺陷,本文通過采用增設(shè)擼芯頭和間距消失模支撐塊的方式來固定砂芯的方法,解決了鑄件夾砂和尺寸不合格的問題。

        夾砂;尺寸不合;消失模;鑄件

        鑄造過程中砂芯的固定(即芯頭的設(shè)計)是最重要的,它涉及到了鑄件尺寸的精度及其很多由于砂芯固定不好導(dǎo)致的夾砂、嗆火等鑄造缺陷。所以,砂芯的固定是每一位鑄造工藝設(shè)計者初始策劃工藝方案時就要考慮的問題。同一個產(chǎn)品,不同的工藝設(shè)計方案和不同的工藝設(shè)計者會有不同的砂芯固定方法??傮w而言,砂芯在鑄型中有準(zhǔn)確位置,并能承受砂芯重量和澆注時液體金屬對砂芯的浮力,使之不致破壞,芯頭應(yīng)能及時將澆筑時產(chǎn)生的氣體排出型腔[1]。但是有些產(chǎn)品由于本身結(jié)構(gòu)的關(guān)系,砂芯不能很好的固定,或者采用芯頭固定會帶來新的鑄造缺陷,這就需要一些特殊的方法來實(shí)現(xiàn)砂芯的固定。本文利用砂型鑄造與消失模的混合應(yīng)用,解決了因芯頭固定問題導(dǎo)致的產(chǎn)品尺寸不合格及芯頭蹭砂帶來的夾砂問題。

        1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及現(xiàn)有工藝

        圖1是內(nèi)燃機(jī)定位板示意圖,圖2是其剖視圖,可以看到此內(nèi)燃機(jī)定位板整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且屬于薄壁件,最薄處皮厚僅為6.4 mm,材質(zhì)需求為HT300,并且要求鑄件能夠通過1MPa的壓力測試,質(zhì)量要求高。

        圖1 內(nèi)燃機(jī)定位板示意圖

        圖2 內(nèi)燃機(jī)定位板內(nèi)部剖視圖

        2 鑄件問題及分析

        圖3為鑄造此內(nèi)燃機(jī)定位板的現(xiàn)有工藝方案,采用此工藝方案,導(dǎo)致此定位板報廢的原因就是1#芯與2#芯之間的50 mm相對間距尺寸變小了。分析其原因:首先,檢查工藝給出的芯頭沿周的間隙(即圖3中箭頭1所示的位置),經(jīng)過測量此間隙為0.5 mm,符合金屬模具生產(chǎn)精度控制要求;其次,在排除了芯頭沿周間隙的問題后,為了尋找出問題的根本原因,對現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行跟蹤,發(fā)現(xiàn)2#砂芯下到型腔中后下不到底,操作者則采用修磨芯頭的方法使2#砂芯下到位,此修磨芯頭的操作間接導(dǎo)致了芯頭沿周間隙發(fā)生了變化;再次,2#砂芯上大下小并且大的方向面向與1#砂芯的方向,致使2#砂芯在自身重力的作用下也會有向左傾倒的趨勢。至此,找到了導(dǎo)致1#芯與2#芯之間的50 mm相對間距尺寸變小的根本原因,即由于芯頭與型腔配合間隙變大導(dǎo)致2#砂芯向1#砂芯方向傾倒,使得兩者將的間距變小。而使芯頭與型腔的配合間隙變化的原因有以下因素:一方面,2#砂芯下不進(jìn)去的原因是芯頭上流涂了一層涂料,工藝設(shè)計時可能沒有考慮涂料層的厚度導(dǎo)致施涂后的砂芯的芯頭尺寸變大;另一方面,工藝設(shè)計時考慮了涂料層的厚度,并留有了相應(yīng)的配合間隙,但由于涂料層的厚度與涂料的波美度有關(guān)系,而波美度標(biāo)準(zhǔn)又是一個較大的范圍值,此就導(dǎo)致了涂料層的厚度值波動較大,當(dāng)波美度小涂料層較薄時,芯頭穿過型腔時配合就比較松,從而導(dǎo)致芯頭與型腔間的間隙較大,無法對2#芯起到固定作用,2#砂芯在重力作用下就會產(chǎn)生向1#砂芯方向的傾倒;當(dāng)波美度大涂料層厚度較厚時,芯頭的尺寸就會超過工藝所預(yù)留的間隙,砂芯就下不到底,而修磨芯頭又很容易使此配合間隙又變大了,又導(dǎo)致2#砂芯的傾倒。

        圖3內(nèi)燃機(jī)定位板現(xiàn)有工藝

        圖4工藝修改

        3 工藝改進(jìn)

        為解決以上問題,對此內(nèi)燃機(jī)定位板的現(xiàn)有工藝進(jìn)行修改,在2#砂芯的上部增加與上箱定位的擼芯頭,如圖4中箭頭2所示,這樣2#芯由上、下兩個芯頭固定就不會再有發(fā)生傾倒的風(fēng)險。按照修改后的工藝進(jìn)行試生產(chǎn),生產(chǎn)的首件產(chǎn)品尺寸合格,之后開始小批量生產(chǎn),從拋砂后的鑄件看尺寸不合格的問題得到了解決。但是在2#砂芯新增加的芯頭附近有夾砂缺陷,小試共生產(chǎn)了14件,就有5件產(chǎn)生了夾砂缺陷,說明此工藝仍不完善,需要進(jìn)一步改進(jìn)。于是對于以上修改的工藝進(jìn)行重新的審核和評定,問題依然出現(xiàn)在了2#砂芯的下部芯頭與型腔的配合間隙上,若此間隙合適,則合箱過程中2#芯擼芯頭不會蹭砂;若間隙不合適,2#砂芯向左傾倒,而由于擼芯頭的存在,合箱時2#芯擼芯頭雖然將尺寸校正回來了,但是2#芯的擼芯頭與上箱間由于力的作用就會蹭砂子,導(dǎo)致了鑄件夾砂報廢。按照圖4的工藝解決了尺寸問題,但帶來了夾砂問題,改進(jìn)不成功。

        從以上兩次分析來看,問題的根本依然是型芯的配合間隙,但此間隙又取決于涂料層的厚度,而涂料層的厚度是一個不穩(wěn)定的值,為了解決此問題,提出了如下的解決方案:

        方案1:型腔流涂料時用塞子將2#芯芯頭塞住,砂芯在流涂前將芯頭用膠帶粘住,這樣兩個芯頭都不帶涂料,也不存在涂料層的影響,可以讓型芯更好的配合。

        分析:此方法可以解決型芯間隙匹配問題,但是操作繁瑣,效率低,另芯頭側(cè)面不流涂料,樹脂砂澆注后揮發(fā)的氣體會進(jìn)入鑄件,導(dǎo)致鑄件的嗆火,所以此方法不可行。

        方案2:制作50 mm長的尺寸卡板,調(diào)整兩個砂芯,直到卡板取出后砂芯不移動方可合上箱。

        分析:此方法可以解決芯頭蹭砂問題,但是砂芯間隙還是取決于涂料層厚度,如果間隙不合適,就需要用封箱泥條墊芯頭,反復(fù)試驗(yàn),直到卡板取出砂芯不移動方可,效率很低,對于大批量生產(chǎn)的鑄件來說此方法不可取。

        方案3:使用芯撐固定的方法來固定砂芯。

        分析:此方法效率高,好操作,不受砂芯間隙影響,但是此鑄件是內(nèi)燃機(jī)承壓部分,顧客要求不能使用芯撐,以免影響鑄件質(zhì)量,此方法也不能使用。

        方案4:采用預(yù)埋芯,不存在間隙和偏移問題,除非砂芯斷裂。

        分析:此模具已經(jīng)成型,若想改用預(yù)埋芯,模具修改量大,基本會將模具報廢,而且起模時如果砂箱吊不正容易掰壞砂芯,不建議使用。

        方案5:采用消失模支撐塊代替方案2中的卡板和方案3中的芯撐來固定2#砂芯,保證尺寸。

        分析:消失模支撐塊既能起到芯撐的作用,使砂芯芯頭位置準(zhǔn)確合箱時不蹭砂,而且在澆注后,消失模會氣化,對鑄件質(zhì)量不產(chǎn)生任何影響,具體實(shí)施方案如圖5。

        圖5 消失模支撐工藝方案

        先將圖5中箭頭4所指的2#芯芯頭與下型腔芯頭之間的間隙由原來的0.5 mm修改為1 mm,由于間隙增大,這樣在下型腔芯頭和2#芯芯頭均流涂的情況下,也能保證2#芯能下到底,但間隙大2#芯會向1#砂芯方向傾倒,這時再將50mm長的消失模支撐塊墊到1#砂芯與2#砂芯之間,如圖5中箭頭3所示的位置,這樣就保證了2#芯尺寸不會錯偏,合上箱時也沒有芯頭蹭砂的問題。以圖5工藝方案生產(chǎn)了首件,鑄件劃線合格,在消失模支撐塊部位沒有發(fā)現(xiàn)有消失模氣化后殘留的渣子,改進(jìn)成功。之后小批量試生產(chǎn)了20件,經(jīng)檢驗(yàn)均合格。此工藝方案對操作者的技能要求較低,生產(chǎn)效率高,是一個值得推廣的鑄造方法,如圖6所示為設(shè)有消失模支撐塊的合箱示意圖。

        圖6合箱照片

        4結(jié)論

        1)在2#砂芯的上部增設(shè)擼芯頭解決了1#砂芯與2#砂芯間50 mm間距尺寸變小的問題,但產(chǎn)生了擼芯頭蹭砂而帶來的鑄件夾砂的缺陷,此改進(jìn)工藝仍不成熟;

        2)在增加了擼芯頭的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的改進(jìn)是在1#砂芯與2#砂芯件50 mm間距中增設(shè)50 mm的消失模支撐塊,解決了擼芯頭帶來的鑄件夾砂缺陷,且此工藝操作簡便,工藝改進(jìn)成功。

        [1] 王文清,李魁盛.鑄造工藝學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.

        Method to Solve the Problem of Dimension and Sand Inclusion of Internal Combustion Engine Strongback Casting

        ZHANG Hong-kan LIU Li-ping
        (Kocel Machinery Limited,Yin Chuan 750021,China)

        Through a core fixed method,the sand inclusion and idmension defeets were solued to improve hte quality of internal combustion engine strongback.

        sand inclusion,dimension defect,EPC,casting

        TG249.4

        A

        文章編號:1674-6694(2016)03-0044-03

        10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.03.013

        2016-04-26

        張紅坎(1981-),甘肅平?jīng)鋈?,主要從事鑄造工藝設(shè)計、質(zhì)量改進(jìn)等方面工作。

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