鐵模覆砂的生產與應用

江 潔，朱銀法，胡笑奇

（麗水學院，浙江 麗水 323000）

鐵模覆砂的生產與應用

江 潔，朱銀法，胡笑奇

（麗水學院，浙江 麗水 323000）

簡單介紹了鐵模覆砂的發展概況和原材料的選擇，著重論述了我國鐵模覆砂的生產應用情況和未來的發展前景。研究對提高鑄件的成型質量及制模過程能源消耗的減少具有一定的意義。

鐵模覆砂；鑄造；生產線

鐵模覆砂鑄造的鑄型外殼為鑄鐵，在內腔表面覆上一層6～10mm的覆膜砂后加熱固化成型。鑄造所用的砂子粒度細，可顯著提高鑄件的尺寸精度和表面品質，并且用砂量少，可大大降減少造型加熱時間和能源消耗。因此該鑄造在歐美、日本及韓國等一些國家的鑄造業中應用廣泛。我國最早于20世紀70年代開始研究鐵模覆砂技術，隨著汽車、摩托車等機械行業的迅速發展，目前我國覆膜砂行業取得了很有成效的進展，鐵模覆砂技術廣泛用于汽車缸體、缸蓋、各類管件、泵體等各種復雜鑄件的生產。本文從覆膜砂的原材料選擇，鐵模覆砂鑄造生產線工藝流程及造型過程等方面進行研究，以期能夠進一步減少覆膜砂的環境污染，改進覆砂造型工序，有效解決復雜零件的吹砂口布置問題，使造出的殼型厚度均勻容易控制，造型的質量得到提高。

1 覆膜砂的原材料

鐵型覆砂的工藝生產過程中（造型、造芯）只用一種原料，即覆膜砂。覆膜砂一般由原砂、粘結劑、固化劑、潤滑劑和特殊添加劑組成，選用性能要求如表1所示。

表1 覆膜砂的原材料的性能要求

2 鐵模覆砂鑄造的生產應用

2.1 鐵模覆砂鑄造生產線工藝流程

鐵模覆砂鑄造的生產工藝流程包括：造型、合箱、澆注、冷卻、開箱、出鑄件、鐵型清理等工序，如圖1所示。

圖1 生產線工藝流程圖

鐵型覆膜砂鑄造生產線正常工作流程從澆注開始，在澆注前放好澆口杯。澆注完畢待澆口杯內鐵水半凝固時人工鏟去澆口杯。經冷卻、取箱扣后，鐵型通過平車轉運系統進入提升機，將鐵型從平車上提起進入機動輥道。開箱機開箱，將上型提起后，鑄件留在下型，下型進入出鑄件機。出鑄件機機械手夾出鑄件放入準備好的料斗內。下鐵型、上鐵型一起進入過渡小車，通過過渡小車將鐵型轉運到清理段，并完成上下鐵型前后次序交換。上下鐵型在翻箱機翻箱，使型腔面朝下，上型翻轉目的是清除背面澆注時留下的殘砂、鐵豆等。上下型先后送入頂射孔機，清通射孔內的型砂，再進入震動落砂機清理型腔內的殘砂。清理后的鐵型通過翻箱機翻轉正面朝上，人工檢查后，根據鐵型溫度進行調溫處理，調溫后的鐵型經過翻箱后正面朝下，等待造型。通過送箱系統將上下鐵型一起送入造型機進行覆膜砂造型，送箱系統完成粗定位。造型完成后的鐵型送入翻箱機翻箱，使鐵型正面朝上以檢查覆膜砂質量，并進行澆口處理，需要下芯的完成下芯。在合箱前上箱翻轉正面朝下，上下鐵型先后進入合箱機完成合箱。合好的鐵型通過過渡小車送入到澆注段，并通過提升機將鐵型置于澆注平車上。上箱扣好后，等待澆注。

2.2 覆砂造型

鐵模覆砂鑄造的關鍵工序就是造型過程，產品的成品率高低直接受造型工序的影響。現在國內已有不少的鑄造機械廠家生產專用的鐵模覆砂設備，可以實現從合模到射完砂鐵型移出的全過程自動控制。

（1）造型設備一般根據分型面分為垂直分型機型和水平分型機型兩種分法。垂直分型無箱造型是在造型、下芯、合型及澆注過程中，鑄型的分型面呈垂直狀態（垂直于地面）的無箱射壓式造型法。目前垂直分型無箱射壓造型線生產速度最高可達510型/h，相當于普通脫箱造型自動線造型速度的3至7倍。水平分型機型有單工位和雙工位分型。水平分型造型機下芯和下冷鐵比較方便，而在垂直分型時，為使下芯穩固，往往需要設置特殊的芯座，對一些芯頭較復雜的型芯很難處置。在模板面積的利用率上，水平分型比垂直分型要高。用水平造型線生產鑄件具有投資少，工藝傳統、簡單，工藝出品率高，模樣、澆道在模板上布局方便等優點，適用于小型、大批量鑄件的生產模式。

圖2 頂吹式吹砂系統簡圖

（2）就采用水平分型的造型機來說，目前普遍使用的吹砂系統是側吹式吹砂系統，吹砂口布置在芯盒的側面，噴砂嘴固定不動或水平移動，其特點是對噴砂嘴的要求不高，不存在跑砂等問題，但對一些形狀復雜的零件的吹砂口布置帶來一定的困難，射砂通道也較長，造成覆膜砂的浪費。當覆砂層的厚度小，而且要求均勻，采用側吹式砂系統很難滿足上述要求。若將吹砂口豎直布置，換成如圖2所示的頂吹式吹砂系統，噴砂嘴根據工作要求可以進行上下移動，就能有效解決復雜零件，特別是水平投影面相對較大的零件的吹砂口布置問題，使造出的殼型(或芯型)的厚度均勻容易控制，提高造型的質量。

2.3 鐵模覆砂鑄造的零件

圖3所示為部分用鐵模覆砂鑄造的鑄件，有曲軸等軸類零件，液壓閥體類零件，車輛配件類鑄件等。鐵型覆砂鑄造采用覆膜砂熱固化成型，鑄型具有尺寸精度高、表面質量好，沒有退讓性等特點，特別適合各類質量要求較高的鑄件，尤其對于球鐵鑄件，可以充分利用其自身的石墨化膨脹達到自補縮的目的，實現無冒口鑄造。因此該鑄造技術廣泛應用于球鐵曲軸、凸輪軸、平衡軸、耐壓閥體、缸套，耐磨齒盤、齒輪坯、汽車方向器殼體、轉向節、輪邊器殼、制動鼓、剎車鼓、鐵路車輛配件等鑄件的生產。

圖3 鐵模覆砂鑄件

3 結束語

裝備制造業是我國的支柱產業，而鑄造是裝備制造業的基礎產業。與良好的政策環境與蓬勃的市場需求相對應的，是國內企業普遍存在的鑄造加工設備落后，鑄件的精度低，生產效率低，能耗高，加工能力嚴重不足。鑄造是排污最大的行業之一，目前我國生產噸鑄件的耗能、排污遠遠高于工業發達國家。鐵模覆砂鑄造鑄件的精度高、鑄造用砂少、能耗低的明顯的優勢，它屬于綠色制造工藝技術，大大降低了覆膜砂的用量，從而也減少了在制模過程中的能源消耗和鑄造過程中廢氣、廢渣的排放，市場前景非常廣闊。

[1]黃列群，潘東杰.鑄造工程[J].造型材料，2000(4):18-20.

[2]張才元.覆膜砂技術綜述[J].鑄造設備研究，1995(4):45-51.

[3]馮維彥，陳金誠.實現綠色壓鑄的一些途徑[J].鑄造，2010（10）：1034.

Production and App lication of Iron Mold Coated Sand

JIANG Jie，ZHU Yin-fa，HU Xiao-qi
(LishuiUniversity,Lishui Zhejiang 323000，China)

This paper briefly introduces the developmentsurveyor ironmold coated sand and selection of rawmaterials,focuses on the production and application situation of our country iron coated sand and future development prospects.Research has a certain significance to improve the quality of castings and reduceenergy consumption ofmould during casting.

ironmold coated sand；casting；production line

TG24

B

1672-545X（2014）04-0039-02

2014-01-07

麗水市公益性技術應用項目（2012JYZB31）

江 潔（1981—），女，浙江麗水人，講師，碩士，主要從事機械專業的教學和研究工作。