齊亞平，鮑玉娟，王 志，耿國(guó)芳，李永亮

(1.濰柴動(dòng)力股份有限公司，山東濰坊 261001;2.濰柴動(dòng)力（濰坊）鑄鍛有限公司，山東濰坊 261199)

制芯是鑄造過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，砂芯品質(zhì)直接影響鑄件精度及表面質(zhì)量。在射砂過(guò)程中，如果芯盒型腔內(nèi)某一處空氣未被排出，該處壓強(qiáng)增大，形成正壓，阻止芯砂朝該處流動(dòng)充滿該處形狀，造成砂芯緊實(shí)度不夠[1]，如圖1 所示，影響了砂芯質(zhì)量，造成砂芯報(bào)廢。因此，為了提高砂芯的合格率，設(shè)計(jì)合理的排氣方法顯的尤為重要。

圖1 射不實(shí)的砂芯

1 常見(jiàn)砂芯排氣方法

1.1 排氣塞排氣

排氣塞是用于模具內(nèi)部能將空氣及其他雜氣排出從而提升模具產(chǎn)品品質(zhì)的一種模具配件。排氣塞尺寸設(shè)計(jì)要合理，應(yīng)能防止砂粒鉆入槽內(nèi)堵塞排氣塞，從而影響腔體排氣。

排氣塞一般設(shè)置在形狀規(guī)則且面積較大的地方，如圖2 所示。排氣塞的優(yōu)點(diǎn)是安裝簡(jiǎn)單，但是在生產(chǎn)過(guò)程中需要經(jīng)常清理，在清理過(guò)程中容易造成排氣塞損壞。而且復(fù)雜型腔面?zhèn)让鏌o(wú)法加排氣塞，且熱芯盒排氣塞易堵塞，不易清理和更換。為了有較好的排氣效果，芯盒排氣塞的設(shè)置還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）盡量避免與射砂嘴相對(duì)，各射砂嘴至排氣塞保持大致相同的距離；（2）設(shè)置在砂流交匯處、拐彎處；（3）設(shè)置在射砂方向的背面和砂流到達(dá)的遠(yuǎn)端。

圖2 在工裝大平面處布置排氣塞

1.2 排氣槽排氣

在不易布置排氣塞的地方可以設(shè)計(jì)排氣槽進(jìn)行排氣，如圖3 中所示的排氣槽及排氣孔，這些位置比較狹小，無(wú)法安裝排氣塞，即使勉強(qiáng)安裝排氣塞，更換也相當(dāng)麻煩。但氣體必須排除。于是，在就近分型面處順著氣流方向增開(kāi)排氣槽，一般排氣槽深度為0.2～0.4mm。實(shí)踐表明，在芯盒接觸面的關(guān)鍵處開(kāi)排氣槽，排氣效果很好。

圖3 排氣槽布置

1.3 頂芯桿排氣

芯盒中有凹坑，當(dāng)凹坑深度深、面積小時(shí)，往往在射砂制芯時(shí)，此部位芯盒排氣不暢，無(wú)法直接在芯盒上布置排氣塞，從而導(dǎo)致此部位砂芯射不滿或射不實(shí)，造成砂芯報(bào)廢。

1.3.1 頂芯桿銷邊排氣

工裝部分位置頂芯桿可以做成多邊形狀，利用頂芯桿間隙進(jìn)行排氣。如圖4 所示水套砂芯，該處小芯頭易射不實(shí)，將該處頂芯桿修磨出棱角增加排氣后該缺陷得到解決。

圖4 修磨頂芯桿排氣

1.3.2 頂芯桿增加排氣塞

在設(shè)計(jì)時(shí)可將頂芯桿設(shè)計(jì)成帶有排氣塞的方式來(lái)增加排氣，如圖5 所示，此排氣方法安裝簡(jiǎn)單，更換方便。此方法由于受頂芯桿尺寸的約束，所加的排氣塞面積有限，僅適用于表面平整且發(fā)氣量較小的地方。

頂芯桿削邊排氣和頂芯桿增加排氣塞兩種方式可以合并使用，效果更佳，且更換方便，成本較低。

1.4 工裝活塊排氣

在砂芯結(jié)構(gòu)復(fù)雜，芯盒上通道狹窄處無(wú)法直接安裝排氣塞，導(dǎo)致砂芯射不實(shí)，通過(guò)制作與砂芯結(jié)構(gòu)隨形的活塊，在活塊上開(kāi)排氣通道或者加排氣塞，既保證了砂芯的完整，也解決了砂芯射不實(shí)的問(wèn)題。

1.4.1 在活塊側(cè)面增加排氣塞

在芯盒砂芯排氣設(shè)計(jì)受限、復(fù)雜、狹窄型腔處，設(shè)計(jì)活塊加排氣塞結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)的工裝活塊與芯盒本體之間采用間隙配合，分型面上加排氣孔，給砂芯排氣提供了有力通道，活塊側(cè)面打上排氣塞，可保證砂芯射不實(shí)位置氣體可直接排出。

1.4.2 在活塊上設(shè)計(jì)排氣通道

此種排氣方法可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀的砂芯的排氣，保證射砂緊實(shí)，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)快速安裝。

如上圖所示，與砂芯隨形的活塊2 通過(guò)兩個(gè)螺栓3 固定在芯盒本體1 上，在活塊2 上開(kāi)一定數(shù)量的排氣通道5，保證了在射砂時(shí)具有足夠的排氣面積，排氣通道的尺寸既要能保證氣體能順利排出，也要保證射砂時(shí)不能跑砂。

圖5 頂芯桿加排氣塞

圖6 活塊側(cè)面增加排氣塞

圖7 工裝與活塊安裝示意圖

圖8 A-A 截面

圖9 活塊視圖

活塊2 做成臺(tái)階式，活塊側(cè)面上半部分與芯盒本體之間屬于過(guò)盈配合，保證在射砂過(guò)程中不跑砂，活塊側(cè)面下半部分與芯盒本體之間有一定的間隙6，活塊底部與芯盒本體之間存在間隙7，間隙6 和間隙7 與芯盒本體上的出氣孔相通，在射砂時(shí)，砂芯排出的氣體通過(guò)排氣通道5 進(jìn)入活塊與芯盒本體的間隙6 和間隙7，最后通過(guò)芯盒本體上的出氣孔4 將氣體排出，實(shí)現(xiàn)在制芯過(guò)程中的排氣。

2 結(jié)束語(yǔ)

在芯盒設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)不同的砂芯結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)合理的排氣系統(tǒng)，對(duì)于排氣比較困難的部位,需要設(shè)計(jì)獨(dú)特的排氣結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)氣體的流動(dòng),保證射砂充型時(shí)氣體的順暢排出，能制造出無(wú)缺陷砂芯。