張志強(qiáng)，朱曉霞，宋仲榮

（1.青島盛美機(jī)械有限公司，山東青島 266400；2.海爾卡奧斯物聯(lián)生態(tài)科技有限公司，山東青島 266400）

1 V法工藝簡介

V法鑄造也就是真空密封造型法，也稱負(fù)壓造型法或減壓造型法，起源于日本。國外取真空英文單詞VACUUM的頭一個(gè)字母，而簡稱為V法。它是利用塑料薄膜抽真空使干砂成型，所以譽(yù)為第三代造型法，即物理造型法[1]。V法鑄造的原理是：在特制的砂箱內(nèi)，填入無任何粘結(jié)劑的干砂，利用塑料薄膜密封砂箱，采用真空泵抽出型內(nèi)空氣，在鑄型內(nèi)外形成壓力差，使干砂緊實(shí)，形成所需型腔的一種物理造型方法。

V法鑄造與其他鑄造技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):

（1）鑄件表面光潔,輪廓清晰，尺寸精度高，鑄件表面質(zhì)量好；

（2）不加粘結(jié)劑和附加物，不用混砂設(shè)備，減少運(yùn)行和維修費(fèi)用，減少環(huán)境污染；

（3）舊砂回用可達(dá)95%以上，解決了廢砂處理問題；

（4）V法鑄造金屬流動(dòng)性好，充填能力強(qiáng)，金屬利用率高，工藝出品率高，加工余量少[2]；

（5）模具花費(fèi)及維護(hù)費(fèi)用減少，模具和砂箱使用壽命長；

（6）需要拋丸清理量減少，與其他工藝生產(chǎn)的鑄件相比，V法鑄件所需的拋丸時(shí)間減少了50%；

（7）沒有難聞的氣味和煙。

2 生產(chǎn)線簡介

該生產(chǎn)線（圖1）主要生產(chǎn)高附加值的耐熱鋼鑄件（圖2），部分產(chǎn)品替代了精鑄（蠟?zāi)＃┕に?，解決了精鑄工藝做中大件的弊端。該生產(chǎn)線為高效節(jié)能環(huán)保的V法自動(dòng)化生產(chǎn)線。目前已投入正常使用四年，效果良好?？劭丈跋洹⑵鹉?、翻箱、合箱均采用機(jī)械手完成，造型區(qū)工作時(shí)解放了行車。

該生產(chǎn)線主要參數(shù)：造型效率：10整型/h（雙造型工位）；砂處理生產(chǎn)能力：20t/h；舊砂回用率≥95%；系統(tǒng)用水量：80m3/h；供氣壓力≥0.5MPa；砂型型腔表面硬度≥90g/mm2。

3 生產(chǎn)線四大特點(diǎn)

該生產(chǎn)線四大特點(diǎn)：效率高，自動(dòng)化程度高，節(jié)能，環(huán)保。

圖1 自動(dòng)化V法生產(chǎn)線

圖2 耐熱鋼鑄件

3.1 效率高

鑄鋼件單造型工部造型效率最高達(dá)6箱/h。國內(nèi)大多數(shù)此類鑄鋼V法線造型在2～4箱/h。

烤膜覆膜慢和涂料烘干時(shí)間長是影響V法造型效率的重要因素，本條生產(chǎn)線打破常規(guī)，上下箱分別采用獨(dú)立的覆膜器和涂料烘干設(shè)備，加熱采用高效加熱管。涂料烘干利用加熱管烤膜后的余熱，軸流風(fēng)機(jī)送熱風(fēng)，涂料烘干罩上下移動(dòng)，確保熱量損耗最低。烤膜覆膜在1min之內(nèi)，涂料烘干2min之內(nèi)。

3.2 自動(dòng)化程度高

造型區(qū)工作時(shí)不采用行車，扣空砂箱、起模、翻箱、合箱均采用機(jī)械手（圖3）完成。A線目前正常生產(chǎn)效率為6箱/h，造型區(qū)僅需要3人即可輕松完成。國內(nèi)大多數(shù)廠家扣空砂箱多采用行車，效率低，不安全，且需要多人合作才能完成。大多數(shù)廠家采用頂桿起模，翻箱機(jī)翻箱，行車合箱，自動(dòng)化程度低。

圖3 機(jī)械手

3.3 節(jié)能

（1）每個(gè)機(jī)械手均采用獨(dú)立的液壓站控制，電機(jī)變頻控制。動(dòng)作時(shí)開，不動(dòng)作時(shí)關(guān)，比采用一個(gè)大液壓站節(jié)能百分之五十。

（2）考慮到此類產(chǎn)品比較小，冷卻時(shí)間短，開箱砂溫比較低，采用立式砂溫調(diào)節(jié)器代替冷卻床，節(jié)電37kW/h。

（3）烤膜和涂料烘干是本線的重要能耗，通過流程圖，根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍優(yōu)化，將上下箱的覆膜器不同時(shí)使用，避開最大用電峰值。如：所有設(shè)備總功率為425kW，但通過PLC優(yōu)化生產(chǎn)節(jié)拍，避開大功率設(shè)備同時(shí)開啟，實(shí)現(xiàn)最大峰值功率不到350kW,可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能百分之二十。

（4）真空泵采用變頻節(jié)能控制，用壓力傳感器將使用需要的真空度反饋到PLC，通過變頻器調(diào)節(jié)真空系統(tǒng)的壓力。造型時(shí)只開一臺(tái)泵，澆注時(shí)根據(jù)PLC的控制再根據(jù)需要自動(dòng)開啟另一臺(tái)泵。單線生產(chǎn)時(shí)也是如此，節(jié)能百分之三十以上。

3.4 環(huán)保

采用世界上先進(jìn)的旁插脈沖扁袋除塵器，除塵效果好，排放遠(yuǎn)小于國家標(biāo)準(zhǔn)。除塵管道連接處密封性好，在各個(gè)主要除塵點(diǎn)布置電動(dòng)閥門，除塵風(fēng)機(jī)變頻控制，結(jié)合除塵點(diǎn)電動(dòng)閥門的開啟情況自動(dòng)調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，更加節(jié)約能源，節(jié)能25%以上。良好的除塵系統(tǒng)可以達(dá)地面無砂，空中無塵的效果，粉塵排放≤20mg/m3。

4 總結(jié)

近年來，V法鑄造在簡單的鑄鐵件上的應(yīng)用相對成熟，如叉車配重、石油機(jī)械平衡塊等，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，相關(guān)企業(yè)紛紛產(chǎn)生了較好的效益。但是，產(chǎn)品質(zhì)量要求較高的高檔鑄鋼件，由于工藝設(shè)計(jì)不合理、生產(chǎn)過程控制不嚴(yán)，設(shè)備粗制濫造等原因?qū)е庐a(chǎn)品缺陷較多，不能達(dá)到客戶及使用要求。因此我公司開發(fā)的高效節(jié)能自動(dòng)化V法造型線在高檔耐熱鋼領(lǐng)域的成功使用有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。設(shè)備是為工藝服務(wù)的，設(shè)備可實(shí)現(xiàn)的功能要考慮其過程中會(huì)不會(huì)對工藝造成影響。V法造型是一種特殊的鑄造工藝，不同于砂型鑄造，要充分發(fā)揮其工藝優(yōu)越性，必須有好的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。