铁模覆砂生产线各工序生产过程
一.造型、涂料、合箱工序
1.设备点检
当班前对该工序所使用的射砂机、翻箱机、合箱机等设备及其组件进行点检，及时发现隐患，排除故障。
2.模具检查
对当班使用的模具进行完整性检查，包括模具上定位销套是否堵塞、定位销是否紧固、变形，是否磨损；模具是否有损伤。
3.模具位臵检查
模具在流水线上是否有脱离本位的现象，模具是否有被冷铁粘连的情况等。
4.模具升温及温度控制
将热电偶插入模具安装槽内，拧紧螺母，电源接通后。电控柜上仪表显示升温正常。模具升温达到工艺要求，即可开始造型；在造型过程中随时关注模具温度是否显示在工艺要求范围内。
5.光模，清砂，喷油
模具上圆弧过渡处等有粘砂时，需打磨干净。用压缩空气吹净浮砂，打磨部位需喷油，利于造型后脱模，要求每班用砂纸打磨模具表面至少3次以上。
6.造型覆砂，脱模
6.1冷却后的铁型推移至射砂机下轨道定位处固定。
6.2抬起升降机手把，使工作台上升，工作台带动模具升起。通过定位装臵，模具同铁型合箱，一起托起铁型继续上升。升至铁型覆砂面顶到射砂机下硅胶垫后，停止工作台上升。
6.3射砂机手把抬至射砂位臵，即开始射砂。射砂时间约5秒，停止射砂。要求铁型内射进的砂子充足。
6.4射砂过程中，砂子即开始固化。射砂充足后，升降机手把放至下降位臵，工作台即开始下降。下降至铁型覆砂面离开射砂孔约50-100mm后，停止下降。使砂子在铁型与模具间充分固化。固化时间满足工艺要求。
6.5砂子固化充足后，使升降机工作台继续下降，下降至轨道定位处，轨道托起铁型被停止下降，工作台同模具一起继续下降，直至砂胎离开模具后，起模过程结束。
6.6起模后型胎要求无掉砂，无缺块。打磨、清理模具表面，吹净模具表面的粘砂。准备下一次覆砂。
7.合箱
上、下铁箱推移至合箱机处，起动按钮，合箱机托起上箱，对准下箱的定位销，下移，合箱。合箱后检查浇口内有无散砂。
二.熔炼工序
1.生产准备
1.1电炉冷却用循环水必须首先打开；
1.2根据炉体的使用状态，及时修炉，烤炉，修包；
1.3原材料领取，合金破碎，称量等，做好生产前所需的准备工作。
2.设备点检
2.1按照《电炉设备管理卡》要求对电炉各设备进行检查，及时发现隐患，排除故障
2.2检查炉前热分析仪，测温枪，台称等设备是否工作正常。
3.加料熔炼
按工艺要求的顺序加料，每批加料按《炉前配料单》严格加入，按照开炉工操作规程严格执行。
4.铁液检测
待炉内铁液翻腾后，断电，使用优质聚渣剂，扒渣，做炉前热分析试样，光谱试样。铁液的化学成份已明确，符合要求并记录；若不符合要求，炉内调整后重做试样，直至合格。
5.测温、出铁
5.1转运包首次使用必须保证是干燥的；
5.2测铁水温度，温度合适后倒入转运包内。
5.3采用硅粒或大包孕育剂在出铁时包内孕育，进行二次扒渣，加保温覆盖剂，安全运至恒温浇
注机处，站倒入恒温浇注包内。
控制曲轴铁模覆砂铸造的生产过程
铁模覆砂曲轴铸造简化了粘土砂的工艺，克服了粘土砂固有的弱点(庞大的砂处理、脏乱差的工作环境及低的材质性能)，可实现连续可控的生产，为高质量曲轴生产实现机械化、自动化提供了有利条件。这项先进的工艺必将在铸造生产中得到越来越广泛的应用。
本文探讨介绍了控制曲轴铁模覆砂铸造的生产过程相关内容。
曲轴是发动机的关键零部件之一，其性能好坏直接影响发动机的使用性能和寿命。曲轴工作时承受着交变大负荷的弯矩、扭矩和冲击，常见的失效形式为弯曲疲劳断裂及轴颈磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性和疲劳强度以及良好的耐磨损性能。特别是最近几年涡轮增压发动机应用的增多，对曲轴内在质量和毛坯精度及毛坯面的粗糙度提出了越来越高的要求。
图1 铁型
铁型覆砂铸造是在随型的铁型内腔(见图1)均匀覆上一层5～8mm热固化型砂而形成铸型的一种铸造工艺(见图2)。由于铁模覆砂铸型刚度好且覆砂层比较薄，铸件冷却速度快，砂子粒度细(一般为200目)，因此可显著提高铸件的尺寸精度、致密性、表面质量、晶粒的细化程度和球化率，同时可实现无冒口铸造。
图2 铁型覆砂
铁模覆砂线的生产过程
铁模覆砂线的生产工艺流程如图3所示。现在铁模覆砂线的工艺布臵有多种形式，以开式线形式布臵居多。因为它可以满足曲轴多品种生产冷却时间不同的要求，同时可方便地实现生产过程中铁型移动和铁型推进的机械化和自动化控制。
1.覆砂造型
覆砂造型过程是铁模覆砂铸造的关键工序，它直接影响到生产的全过程和曲轴成品率的高低。最初的铁模覆砂都是借用热芯盒射芯机，机械化程度低。现在国内已有不少的铸造机械厂家生产专用的铁模覆砂设备，有的已可实现从合模到射完砂铁型移出的全过程PLC触摸屏全自动控制。
(1)铁型温度
正常生产过程中铁型温度一般控制在230℃左右。过低时覆膜砂不能完全固化，壳型强度低且发气量大;过高时型壳烧酥或是覆膜砂在流动的过程中就已固化，破坏型壳强度易造成曲轴粘砂和夹砂。铁型第一次使用的加热一般有两种方法;一是把成批的铁型放入芯子窑中加热，然后逐一进行造型;二是逐一把凉铁型合模后通过模样和模板对铁型进行加热(模板上装有电热管)进行造型，这种方法新铁型第一次生产时速度比较慢。正常生产过程可利用铁型的余热进行覆砂，不需要单独加热。
图3 铁模覆砂线的生产工艺流程
(2)射砂
射砂是利用低压压缩空气(0.4MPa)将流态覆膜砂吹入型腔的过程，射砂时间只有1～2s。在这个过程中主要有两个关键环节：一是排气，二是跑砂。
射砂过程在将覆膜砂射入的同时压缩空气也进入型腔，如果铁型排气不畅势必造成射不足、气鼓等缺陷。常用的解决办法是：
①对于分型面附近的余气，在模板上做出四个高出模板0.1～0.2mm的凸台，使模板和铁型形成间隙排出余气;
②在个别的死角部位加排气塞或在模板上刻出排气槽将余气排出。这两个办法在实际生产中相当有效。
射砂时射砂头上的射砂孔和铁型的射砂孔对齐，射砂板的下平面与铁型的上平面压紧然后进行射砂。但是在实际生产中由于铁型铸造加工后有应力变形、铁型不断加热冷却产生变形及铁型上表面的磕碰都会使射砂时铁型上表面和射砂板下平面产生间隙，射砂时砂子从间隙中跑出。跑砂不仅浪费砂子、恶化工作环境，型腔射不实造成废品，同时由于砂子流速太快极易给操作者造成人身伤害。现在常用的办法有：①在射砂板下表面镶一高出平面5mm的硅胶垫;②把射砂板的射嘴做成活动可压缩式，背面装一压缩弹簧。这样都可以使射砂嘴与铁型射砂孔四周紧密接触避免跑砂。当铁型严重变形时不仅铁型上表面跑砂，而且铁型下表面与型板产生较大间隙跑砂，这时只能将铁型上下两面刨平后再用。
2.铁型冷却
在实际生产中为了保证生产效率，不可能将曲轴冷却到230℃左右再开箱(一般浇注后15～20min开箱)，由于覆砂层很薄，浇注后铁型温度急剧上升，一个循环后的铁型温度在350～400℃左右，并且会越来越高，造成生产无法正常进行。因为自然冷却太慢，如果为了加快铁型冷却速度而向铁型上浇水，则极易造成铁型开裂。目前国内生产铁模覆砂线的厂家还没有生产铁型冷却专用设备。为解决铁型冷却问题，我们根据实际情况专门设计了一种冷却装臵，如图4、图5所示。
图4 铁型冷却装臵
喷嘴结构如图5所示。压缩空气进入管子后，通过变径套气流速度加快，在铜管口形成更大的负压。铜管另一端用氧气管连接后放入水箱中的水中，铜管便有水被吸出，高速气流使水雾化，通过管口的锥形和下方的锥体使雾以锥的形状喷向铁型表面。这种冷却装臵由于采用的是多头雾化冷却，因而使铁型冷却均匀，减少了铁型的变形和开裂，提高了铁型的使用寿命。
同时，当水雾喷洒到铁型表面后，水在铁型表面迅速形成一层高温水蒸气膜，压缩空气的高速气流将高温水蒸气膜及时吹走，加快了铁型的冷却速度，满足了生产线连续生产的需要。
图5 铁型冷却装臵的喷嘴结构
3.合箱
由于覆膜砂用酚醛树脂做固化剂，因而型腔在浇入铁水后会产生大量的气体。如果不能把气体及时排除势必造成铸件气孔和浇不足的缸陷。为此，除了在上型模样设计排气孔，通过射砂针距上型面5mm左右的覆砂排气外，合箱时要在分型面的四角处垫0.5mm的铁片，以便使分型面产生间隙排出气体。
铁水的熔炼、球化、孕育和浇注
铁模覆砂工艺因为铸件冷却快为获得晶粒更细小、球化级别更高、表面质量更好、机械性能更好的铸件提供了有利条件，但也对铁水的熔炼、球化、孕育和浇注提出了更高的要求。1.熔炼
铁模覆砂工艺因为铸件冷却速度快，进入型腔的铁水中的夹杂物和气体不容易浮出而极易形成夹渣和气孔，同时也容易形成冷隔。因此，铁模覆砂工艺生产要求有高温、洁净的铁水。现在因为焦炭价格的上涨，就熔炼成本方面中频感应电炉已不再比冲天炉高，同时中频感应电炉可以获得化学成分稳定、高温洁净的铁水，又能满足连续生产的需要，所以铁模覆砂工艺铸造曲轴最好用中频感应电炉熔炼。一般中频感应电炉熔炼的出炉温度在1 500℃左右。
同样因为铁模覆砂工艺铸件冷却速度快，且中频感应电炉熔炼的铁水过冷度大，造成铸件白口倾向大，铸件冷却后容易形成自由渗碳体。所以配料时碳硅当量要比粘土砂造型工艺时高一些，常用的化学成分见表。
铸件配料化学成分
2.球化处理
球化处理是球铁曲轴生产的重要环节，石墨的形态直接影响曲轴本体强度性能。现在国内球化剂主要采用稀土镁硅铁复合球化剂，球化剂选用哪种牌号，主要考虑吸收率的高低和反应是否平稳。因为铁模覆砂工艺要求电炉铁水出炉温度较高，宜选用较低牌号的球化剂如FeSiMg8Rt3。为了减少硫和镁作用形成的二次渣，残留稀土镁不宜过高;原铁水含硫量过高时可用多孔塞包进行脱硫，然后再倒入电炉内提温。
3.孕育处理和浇注
由于铁模覆砂工艺冷却快和电炉铁水过冷度大，造成铸件在凝固过程中白口倾向大。因此必须对铁水进行充分的孕育处理。一般进行两次孕育处理：第一次在球化处理时在包内放入0.2%～0.3%的硅铁;第二次在浇注时采用加入量0.1%的随流孕育，采用含钙、钡的复合高效孕育剂，它可以有效地增加石墨核心，细化晶粒，延缓孕育衰退时间。孕育剂的粒度一般为60目，不得长期放臵以免受潮和氧化。
浇注温度一般在1 420℃左右，浇注时要注意挡渣。因为铁水凝固快夹杂物难以上浮的缘故，一般在浇注系统中都放臵过滤片。
曲轴余热正火辅合金化
铸件的快速凝固和中频电炉高温纯净的铁水为铸件晶粒细化、球化级别的提高提供了有利条件。在普通的生产条件下，珠光体含量一般在65%～75% ，抗拉强度680～750N/mm2，延伸率4%～6%。在铁水处理过程中加入0.5%～6%的Cu和微量的强烈促进珠光体化的微量元素Sb;铁模覆砂线连续机械化或自动化的控制使开箱工作更加容易控制，当铸件温度在860～900℃左右时开箱，然后将铸件迅速转入冷却室进行喷雾冷却。这样便可以得到珠光体含量85%～90%，机械性能QT800-3的球铁曲轴毛坯。它不仅可改善清理车间的高温环境，减少往返运输和一次清理，更重要的是它可以免去巨大的热处理费用，有效地降低生产成本。曲轴余热正火辅合金化取代现在的正火热处理已成为曲轴生产的必然发展趋势。
结语
铁模覆砂曲轴铸造简化了粘土砂的工艺，克服了粘土砂固有的弱点(庞大的砂处理、脏乱差的工作环境及低的材质性能)，可实现连续可控的生产，为高质量曲轴生产实现机械化、自动化提供了有利条件。这项先进的工艺必将在铸造生产中得到越来越广泛的应用。
铁模覆砂生产线各工序生产过程
一.造型、涂料、合箱工序
1.设备点检当班前对该工序所使用的射砂机、翻箱机、合箱机等设备及其组件进行点检，及时发现隐患，排除故障。
2.模具检查对当班使用的模具进行完整性检查，包括模具上定位销套、定位销子是否紧固，是否磨损；模型上铸字是否清晰，正确；日期号是否更换齐全。
3.模具安装模具与底座连接固定好，将模具与底座固定在升降机工作平台上，安装平稳，校平后，拧紧固定螺栓。
4.模具升温及温度控制将热电偶插入模具安装槽内，拧紧螺母，电源接通后。电控柜上仪表显示升温正常。模具升温达到工艺要求，即可开始造型；在造型过程中随时关注模具温度是否显示在工艺要求范围内。
5.光模，清砂，喷油模具上圆弧过渡处，铸字部位等有粘砂时，需打磨干净。用压缩空气吹净浮砂，打磨部位需喷油，利于造型后脱模，要求每班用砂纸打磨模具表面至少3次以上。
6.造型覆砂，脱模
6.1冷却后的铁型推移至射砂机下轨道定位处固定。
6.2抬起升降机手把，使工作台上升，工作台带动模具升起。通过定位装臵，模具同铁型合箱，一起托起铁型继续上升。升至铁型覆砂面顶到射砂机下硅胶垫后，停止工作台上升。
6.3射砂机手把抬至射砂位臵，即开始射砂。射砂时间约5秒，停止射砂。要求铁型内射进的砂子充足。
6.4射砂过程中，砂子即开始固化。射砂充足后，升降机手把放至下降位臵，工作台即开始下降。下降至铁型覆砂面离开射砂孔约50-100mm后，停止下降。使砂子在铁型与模具间充分固化。固化时间满足工艺要求。
6.5砂子固化充足后，使升降机工作台继续下降，下降至轨道定位处，轨道托起铁型被停止下降，工作台同模具一起继续下降，直至砂胎离开模具后，起模过程结束。
6.6起模后型胎要求无掉砂，无缺块。打磨、清理模具表面，吹净模具表面的粘砂。准备下一次覆砂。
7.清砂，翻箱覆砂后铁型，转移至修型工序，铲除铁型覆砂面上，浇口处的多余砂子等;非产品成形面上的不完整型胎,需修补好。吹净型腔内浮砂，翻转铁型
8.堵射砂孔，吹砂，刷涂料用砂子将射砂孔堵住，固化后，修平整。下箱型胎在斜面部位，上箱型胎在大外圆与外圆过渡处刷涂料，涂料不允许流挂，吹净浮砂。
9.合箱上、下铁箱推移至合箱机处，起动按钮，合箱机托起上箱，对准下箱的4个定位销，下移，合箱。合箱后检查浇口内有无散砂。
10.上箱卡，紧箱卡铁型使用2个箱卡锁紧，两处箱卡斜对角摆放，紧固时用力均匀，锁紧后牢固。
二.熔炼工序
1.生产准备
1.1电炉冷却用循环水必须首先打开；
1.2根据炉体的使用状态，及时修炉，烤炉，修包；
1.3原材料领取，合金破碎，称量等，做好生产前所需的准备工作。
2.设备点检
2.1按照《电炉设备管理卡》要求对电炉各设备进行检查，及时发现隐患，排除故障
2.2检查炉前热分析仪，测温枪，台称等设备是否工作正常。
3.加料熔炼按工艺要求的顺序加料，每批加料按《炉前配料单》，禁止入炉材料执行《中频感应电炉熔炼加料禁止入炉材料规范》
4.铁液检测待炉内铁液翻腾后，断电，使用优质聚渣剂，扒渣，做炉前热分析试样，光谱试样。铁液的化学成份已明确，符合要求并记录；若不符合要求，炉内调整后重做试样，直至合格。
5.测温、出铁
5.1浇包首次使用必须烫包；
5.2测铁水温度，温度合适后，出铁。
5.3采用硅粒或大包孕育剂在出铁时包内孕育，进行二次扒渣，加保温覆盖剂，倒出包嘴部分少量的铁液，浇注三角白口试块。
三.浇注工序
1.设备点检当班前对浇包对检查与维护。对行车及其所使用的钢丝绳和吊钩进行点检。
2.测温，浇注，随流孕育测温，温度合适后，开定时器，浇注，浇注过程加随流孕育剂。每箱浇注时间约18秒至30秒，大包总浇注时间不大于10分钟；每箱随流孕育时间为10至15秒。
3.打浇口杯
3.1打浇口杯前观察浇口杯内固化的铁液颜色，发至暗红时打掉浇口杯，浇注第7箱时打第一箱的浇口杯。
3.2将浇口杯挑离至存放平车中，将杯内铁块快速打离浇口杯本体，趁浇口杯本体较热时，覆砂，准备下一次浇注使用。
四.开箱，捅箱，冷铁型工序看板
1. 设备点检
1.1当班前对该工序所要求的开箱机，捅箱机，风镐，水冷却循环系统，红外测温枪等设备进行检查，及时发现隐患，排除故障。
1.2检查轨道及捅箱机处螺帽是否松动。若有松动，对其进行拧紧。
2.开箱，毛坯转运
2.1待最后1件毛坯浇注完后，将打掉浇口杯后的第一件铁型，卸掉箱卡，推移铁型至捅箱机前2.2待定时器响后，开箱，将捅箱机的顶杆对准铁型的射砂孔，捅箱，落砂，用转移小车，转运至毛坯冷却区，每包次毛坯摆放整齐。
3.铁型清砂将落砂后的铁型推移至清理工序，清理箱内的残余废砂，射砂孔内不允许有残余废砂，铁型覆砂面处的铁豆等打磨干净，平整。
4.铁型冷却、测温将清理残砂后的铁型推移至冷却工序，喷水，冷却。冷却后的铁型必须测温，符合工艺要求的温度后，推移至造型工序。
五.浇口杯覆砂工序
1.生产准备
准备生产所需的陶瓷过滤片，红硅石粉等材料，确认电子秤，加热装臵是否工作正常。
2.加热芯子
接通加热底板上电热管的电源，对加热底板进行加热。将芯子放臵在加热底板大孔内，即开始加热。
3.覆砂
用叉子夹住浇口杯，放臵在加热平台固定位臵，将加热芯子放入浇口杯中，固定在定位孔中，倒入砂子固化。
4.修整覆砂后浇口杯
4.1将覆砂过的浇口杯放臵在摆放架上，用砂布或砂轮残片打磨平整浇口杯口部与底部多余的浮
砂，用压缩空气吹净浮砂。
4.2杯内放臵过滤网与孕育块。过滤网按规格，型号正确放臵；放臵前必须用压缩空气吹净过滤
网内残渣。
5.放臵浇口杯
合箱后的铁型转移至浇口杯覆砂工序，在铁型上部距离浇口孔边大于3mm外挤泥圈，泥圈不断续。在泥圈上部放臵打磨平整的浇口杯。
覆膜砂铸造材料﹠工艺皆见来龙去脉 我国于20世纪50年代开始研究应用覆膜砂及壳（芯）工艺，直至80年代中期以前只有少数几家工厂采用自制的覆膜砂用于壳芯生产。自此以后，覆膜砂开始作为商品推向市场。随着原材料、制造设备和制造工艺的不断改进，覆膜砂品质不断得到提高，生产成本下降，90年代以来，覆膜砂的应用得到了更迅速的发展，产品种类不断增多，并已形成系列化。目前，我国铸造用覆膜砂年产量已达50万吨以上，共有专业生产厂家近百家。随着我国汽车工业的快速发展和机械产品外贸出口需要，以及铸件国际市场的开发，对铸件品质的要求越来越高，覆膜砂的应用将会在短期内得到迅速增长。 一、覆膜砂原材料的选用 覆膜砂一般由骨料、粘结剂、固化剂、润滑剂和特殊添加剂组成。 1.骨料 骨料是构成覆膜砂的主体。对骨料的要求是：耐火度高、挥发物少、颗粒较圆整并自身强度高等。一般选用天然擦洗硅砂，这主要是由于其储量丰富，价格便宜，能满足铸造要求。只有特殊要求的铸钢件或铸铁件才采用锆砂或铬铁矿砂。对硅砂的一般要求是： （1）SO2含量高。铸铁及有色铸造用砂要求SO2>90%，铸钢件要求>97%； （2）含泥量≤0.2%； （3）粒度分布宜采用3～5筛分散度； （4）AFS细度：应根据铸件表面粗糙度要求来选定不同的细度，一般为AFS50～65； （5）粒形：尽可能选用圆整性好的硅砂，角形因素应<1.3； （6）pH值<7;
（7）硅砂需用水擦洗过，如有特殊要求，可将硅砂酸洗或进行高温活性处理（900℃焙烧） 2 . 粘结剂 目前普遍采用酚醛类树脂作为粘结剂。酚醛类树脂有固体和液体、热固性和热塑性之分。目前制作覆膜砂通常采用热塑性固态酚醛树脂。对其性能要求是：（1）聚合速度（热板法）：25～27s ； （2）软化点（环球法）：90～105℃； （3）流动性（斜板法）：60～110mm ； （4）游离酚含量（溴化法）：≤4%。 粘结剂的性能对覆膜砂的品质有很大的影响，人们一直在致力于研究如何提高酚醛树脂的性能，以及寻找酚醛树脂的替代品。国外已开发出不同性能的专用树脂，如高强度低发气树脂、易溃散树脂，也有采用改性聚酯树脂的报道，但未得到全面推广，至今普遍采用的仍是改性酚醛树脂。国内近年来在覆膜砂专用酚醛树脂的研究开发方面发展较快，已开发出不同的改性酚醛树脂供生产使用。 3. 固化剂、润滑剂、添加剂 固化剂通常采用乌洛托品即六亚甲基四胺，分子式为（CH2）6N4，要求为工业一级品。润滑剂一般采用硬脂酸钙。其作用是防止覆膜砂结块，增加流动性，使型、芯表面致密及改善砂型（芯）的脱模性。添加剂的主要作用是改善覆膜砂的性能。目前采用的添加剂主要有：耐高温添加剂（如含碳材料或其他惰性材料）、易贵散添加剂（如二氧化锰、重铬酸钾、高锰酸钾、已内酰胺等）、增强增韧添加剂（如超短玻璃纤维材料、有机硅烷KH-550等）以及防粘砂添加剂和抗老化添加剂等等。 二、覆膜砂的分类
铁模覆砂生产线各工序生产过程 一.造型、涂料、合箱工序 1.设备点检 当班前对该工序所使用的射砂机、翻箱机、合箱机等设备及其组件进行点检，及时发现隐患，排除故障。 2.模具检查 对当班使用的模具进行完整性检查，包括模具上定位销套是否堵塞、定位销是否紧固、变形，是否磨损；模具是否有损伤。 3.模具位臵检查 模具在流水线上是否有脱离本位的现象，模具是否有被冷铁粘连的情况等。 4.模具升温及温度控制 将热电偶插入模具安装槽内，拧紧螺母，电源接通后。电控柜上仪表显示升温正常。模具升温达到工艺要求，即可开始造型；在造型过程中随时关注模具温度是否显示在工艺要求范围内。 5.光模，清砂，喷油 模具上圆弧过渡处等有粘砂时，需打磨干净。用压缩空气吹净浮砂，打磨部位需喷油，利于造型后脱模，要求每班用砂纸打磨模具表面至少3次以上。 6.造型覆砂，脱模 6.1冷却后的铁型推移至射砂机下轨道定位处固定。 6.2抬起升降机手把，使工作台上升，工作台带动模具升起。通过定位装臵，模具同铁型合箱，一起托起铁型继续上升。升至铁型覆砂面顶到射砂机下硅胶垫后，停止工作台上升。 6.3射砂机手把抬至射砂位臵，即开始射砂。射砂时间约5秒，停止射砂。要求铁型内射进的砂子充足。 6.4射砂过程中，砂子即开始固化。射砂充足后，升降机手把放至下降位臵，工作台即开始下降。下降至铁型覆砂面离开射砂孔约50-100mm后，停止下降。使砂子在铁型与模具间充分固化。固化时间满足工艺要求。 6.5砂子固化充足后，使升降机工作台继续下降，下降至轨道定位处，轨道托起铁型被停止下降，工作台同模具一起继续下降，直至砂胎离开模具后，起模过程结束。 6.6起模后型胎要求无掉砂，无缺块。打磨、清理模具表面，吹净模具表面的粘砂。准备下一次覆砂。 7.合箱 上、下铁箱推移至合箱机处，起动按钮，合箱机托起上箱，对准下箱的定位销，下移，合箱。合箱后检查浇口内有无散砂。 二.熔炼工序 1.生产准备 1.1电炉冷却用循环水必须首先打开； 1.2根据炉体的使用状态，及时修炉，烤炉，修包； 1.3原材料领取，合金破碎，称量等，做好生产前所需的准备工作。 2.设备点检 2.1按照《电炉设备管理卡》要求对电炉各设备进行检查，及时发现隐患，排除故障 2.2检查炉前热分析仪，测温枪，台称等设备是否工作正常。 3.加料熔炼 按工艺要求的顺序加料，每批加料按《炉前配料单》严格加入，按照开炉工操作规程严格执行。
关于铁型覆砂机械化铸球生产线生产成本分析 安徽省耐磨材料检测中心姚永茂 1 铁型覆砂机械化铸球生产线基本情况介绍 我国耐磨材料行业目前占80%以上还是采用手工生产，由于手工生产工人劳 动强度在大,车间生产环境恶劣,职工队伍很难稳定,质量波动起伏, 从磨球生产 发展趋势来看,采用机械化生产线是必由之路,形成规模化,机械化,自动化生产 将是磨球生产行业发展的必然趋势。在当前劳动力成本不断上升,铸造行业招工 困难的情况下,很多耐磨材料厂都在寻求机械化生产设备，目前机械化铸球生产 线比较成熟的是铁型覆砂机械化铸球生产线，最近几年除了宁国耐磨材总厂外， 宁国诚信、宁国开源、宁国东方、宁国宁沪等企业都先后新上铁型覆砂机械化铸 球生产线。还有很多耐磨材料厂正在考察、观望，主要是耽心生产成本上升太多， 影响高市场销售，本文对铁型覆砂铸球机械化生产线的性能和成本进行逐项分 析，供大家参考。 2 铁型覆砂机械化铸球生产线优点 2.1 铁型覆砂机械化铸球生产线造型、开合模、吹砂清扫、浇铸、翻转出球、 输送等一系列动作都是由机械来完成，大减轻工人的劳动强度,改善劳动环境。 2.2 由于球碗内覆砂,模具球碗就可以不加工,模具加工简化,费用降低； 2.3 由于浇注时高温铁水不和金属型直接接触,大改善了金属型工作条件, 减少了热变形和热裂纹,提高了模具的使用寿命.降低模具成本； 2.4 由于球碗内采用覆膜砂,克服了原金属型球碗使用一段时间后因球碗龟 裂而影响磨球外观质量。同时，由于覆膜砂固化后强度高,合模时不会掉砂,采用 此工艺后,磨球的外观质量大大提高, 磨球平均精度达CT7级左右，表面粗糙度 达R a12.5μm左右；铸造工艺出品率平均达到75%以上,正品率可达97%以上，明 显高于砂型和一般金属型； 2.5 覆砂层有效地调节了铸球、铸段的冷却速度。一方面金属液在注入型腔 时不与金属型直接接触，不会发生过冷；另一方面又使冷却速度大于砂型铸造。 当铁水浇入金属型覆砂铸型后，初始冷却速度与金属型相比有所降低,据有关资 料介绍(1)金属型覆砂层厚度与冷却速度关系如下图;
铁型覆砂铸造技术在国外早有研究应用，1955年由美国铸铁管公司研究成功并用mono—cast法生产离心铸管。后来我国一些科研单位和工厂也相继研采用铁型覆砂铸造工艺生产球铁曲轴，凸轮轴，阀体，水泵壳等铸件取得成功并广泛应用。铁型覆砂工艺是利用铸造粗成形的铁型内腔(芯铁)表面覆上一层很薄的树脂砂衬所形成的铸型生产铸件的工艺。这一工艺主要优点是铁型表面覆上一层树脂砂衬后的铸型，在浇注时的工作条件大为改善，能够有效地承受高温铁液的热冲击，型内的最高温度可由600％降低到2oo℃左右，铁型厚度方向上的温度梯度也大为降低，铁型的热应力明显降低，这对提高铁型的使用寿命非常有利，使用寿命可高达十几万次。同时由于铁型覆砂的铸型有足够的强度和刚度，覆砂层硬度高(9O以上)，可避免铸件出现胀砂、砂等缺陷，可生产重量较大的铸件。对于球铁可充分利用铁液凝固时石墨膨胀的特性，消除缩孔、缩松等缺陷。本工艺是在覆砂造型机上对准铁型射砂孔射砂造型，在0．4MPa压缩空气下，利用颗粒动力学原理气砂两相的动能作用，使射砂筒内射人铁型内腔的砂流连续、稠密，在短时间受热硬化。因此覆砂层的硬度大且均匀，浇注后可获得比普通砂型铸件表面光洁、(粗糙度可达尺．12．5左右)尺寸精确(CT6—7级)、内部组织致密的铸件。而且由于覆砂层的绝热性能，型腔又有一定的预热温度，完全可以在铁型覆砂条件下生产符合国际标准的铸态铁素体管件。此工艺可与树脂砂和消失模铸造相媲美，可比水玻璃砂刮板造型提高生产效率lO倍以上，降低废品率10％以上，在标准允许的情况下可减轻铸件重量10％以上，减少工人25％～30％，降低生产成本10％以上，管件后处理工作量减少70％，型砂用量减少80％，水压试验合格率高达98％以上。由于大大减少了型砂处理量，车间的环境粉尘污染明显改善，是一项先进的绿色环保铸造技术。 铁型覆砂铸造是在金属型（称为铁型）内腔覆上一薄层型砂而形成铸型的一种铸造工艺。由于覆砂层比较薄（4～8mm），因此采用比较贵的高质量造型材料，在经济上也是合理的，其结果是使铸件质量大大改善和废品显著减少；由于铁型覆砂铸型刚度很好，从而显著地提高了铸件的尺寸精度和致密性。 德国、前苏联等国于60年代前后开始把铁型覆砂铸造应用于铸造生产，主要用于生产球铁曲轴、刹车毂、刹车盘、缸套、炸弹壳、坦克履带和电机底座等30余种铸件。我国对铁型覆砂铸造的应用性研究起始于70年代初，至1979年，浙江省机电设计研究院和永康拖拉机厂等单位合作，首次将该工艺用于S195曲轴毛坯的批量铸造生产，同时，完成了对该工艺所生产的球铁曲轴性能的考核评价，在疲劳强度（疲劳极限应力σ-1的比较）、断裂强度（门槛值ΔKth的比较以及断裂韧性K1C的比较）和使用寿命（10000h台架耐久试验对比）等方面，与砂型铸造曲轴进行了大量的试验对比，皆优于砂型铸造。在其后的10余年里，该工艺不断在应用中提高完善，至90年代初,已有7家企业应用了该工艺，尤其是单缸曲轴和四缸曲轴的铁型覆砂铸造工艺取得了很大的成功。这段时期的代表企业是永康拖拉机厂、上虞动力机厂、望都曲轴连杆厂、皖北曲轴厂、金华内燃机配件厂、常州柴油机厂等。1991年国家计委将铁型覆砂铸造批准为国家“八五”重点新技术推广项目，并把浙江省机电设计研究院作为该项目的技术依托单位，这对于我国铁型覆砂铸造技术的发展起了巨大的推动作用。我院承担了该推广项目后，在其后的5～6年时间里基本上解决了铁型覆砂铸造用于批量生产的一系列问题。
铸造工艺基础知识 一、铸造方法 常见的铸造方法有以下几种： 1、砂型铸造：砂型铸造是将原砂和粘结剂、辅助材料按一定比例混 制好以后，用模型造出砂型，浇入液体金属而形成铸 件的一种方法。砂型铸造是应用最普遍的一种铸造方 法。 2、熔模铸造：熔模铸造又称“失蜡铸造”，通常是在蜡模表面涂上数 层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而 制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，而获得铸件 的一种方法。由于获得的铸件具有较高的尺寸精度和 表面粗糙度，所以又称“熔模精密铸造”。 3、金属型铸造：金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属用重力 浇注法浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。 所以又称“重力铸造”。 4、低压铸造：低压铸造是液体金属在压力作用下由下而上的充填型 腔，以形成铸件的一种方法。由于所用的压力较低， 所以叫低压铸造。 5、压力铸造：压力铸造简称压铸，是在高压作用下，使液态或半液 态金属以较高的速度充填压铸型型腔，并在压力作用 下凝固而获得铸件的一种方法。
6、离心铸造：离心铸造是将液体金属浇入旋转的铸型中，使液体金 属在离心力的作用下充填铸型和凝固成形的一种铸造 方法。 7、连续铸造：连续铸造是将熔融的金属不断浇入一种叫做结晶器的 特殊金属型中，凝固了的铸件连续不断的从结晶器的 另一端拉出，从而获得任意长度或特定长度铸件的一 种方法。 8、消失模铸造：消失模铸造是采用泡沫气化模造型，浇注前不用取 出模型，直接往模型上浇注金属液，模型在高温下 气化，腾出空间由金属液充填成型的一种铸造方法。 也叫“实型铸造”。 二、零件结构的铸造工艺性分析 零件结构的铸造工艺性通常指的是零件的本身结构应符合铸造生产的要求，既便于整个铸造工艺过程的进行，又利于保证产品质量。 对产品零件图进行分析有两方面的作用：第一，审查零件结构是否符合铸造生产的工艺要求。因为零件的设计者往往不完全了解铸造工艺。如发现结构设计有不合理的地方，就要与有关方面进行研究，在不影响使用要求的前提下，予以改进。这对简化工艺过程、保证质量及降低成本均有极大作用。第二，在既定的零件结构条件下，考虑在铸造过程中可能出现的主要缺陷，在工艺设计中采取相应工艺措施予以避免。 （一）从避免缺陷方面审查铸件结构的合理性
铁覆砂磨球生产线概述 磨球生产 （1）铁模覆砂金属型磨球生产线 该生产线由辊子输送机、模具推杆机构、单环模具翻转装置、高压射芯机、覆砂型板及其预热装置、模具翻转装置、悬挂式合模与分型装置、浇注保温包、自动浇注装置、模具清理装置、模具预热装置、模具压紧装置、仪表及自动化控制系统组成。 生产线工艺流程： 造型 翻箱 覆砂层检查/修补/下芯 翻箱 合箱 上箱卡/放浇杯 浇注 取浇杯/卸箱卡/铁型表面清理 开箱 出铸件 顶射砂孔 震动除芯 铁型检查/辅助清理 铁型补热 翻箱 造型 铸件输送 凝固、冷却 铁模覆砂金属型生产线的工艺流程见上图。其中虚线框内的工序为人工操作，其余工序均为自动控制机械化生产。 a．流水线基本布局 主要分为造型段和浇注冷却段。 在造型段上分为铁型准备段和造型段。铁型准备段布置清理射孔和振动除砂机，清理上下平面，并有足够的位置存放空铁型，并调节铁型的温度（加热功能和吹气冷却功能）：造型段布置造型机（射砂机）、进出辊道、翻箱机、合箱机（带输送功能）。双工位造型机同时射制上下型，造好后通过辊道移出造型机并使用翻箱机全部翻成型面朝上，检查砂型质量；上型翻箱后第二次翻转为型腔朝
下，运行到合箱位置。合箱机先将上型提起，再等下型到达合箱位置时下降合箱。和好的铸型用输送装置送到浇注段。 浇注冷却段主要完成以下动作；将合好的铁型放置在平板输送小车上、上箱卡、粘浇杯、浇注、铲浇杯、冷却、取箱卡、开上箱并将空箱送到造型准备段、将下箱中的铸件抓出放入料斗，然后将下铁型用翻箱输送机完成翻箱后送到造型准备段。 b．铁型运动方式 在造型段，铁型在辊道上运行。完成清理射孔、造型（射砂）、合箱等动作。 在浇注段，合箱后的铁型放置在平板输送小车上沿轨道进行运行。小车在完成开箱出铸件后进入另一轨道运行完成冷却功能。（2）铁模覆砂金属型磨球生产线模具及出品率 本项目采用一型多球生产工艺、新型专用模具、优化浇冒口系统、具体是：模具内腔直接铸出而不须加工；模腔半球之间由半个内浇口联接，形成浇口、磨球、铸段、冒口三者之间既有串联又有并联的排列方式；每个半球形模腔设计有排气孔，装配有专用排气塞，排气塞为筛条式结构，能可靠防止砂堵。 各种规格的磨球的工艺出品率见表4—4 表4—4 工艺出品率比较表 项目 每次浇注磨球数量（个）工艺出品率（%） Φ30Φ40Φ50Φ70Φ100Φ30Φ40Φ50Φ70Φ100 原 始 884446060707070 新 型 专 用 模 具 148844820973.57975.378.877.25 3 热处理 高铬磨球的热处理工艺采用连续式油淬+回火工艺。 连续式油淬+回火工艺特点见表4——5. 表4—5 连续式油淬+回火工艺特点 内容连续式油淬+回火工艺
铁型覆砂铸造的工艺特点 我国铸造工作者在国内外铸造同行研究的基础上结合我国国情发展起来的一种特殊的铸造技术方法,是有别于砂型铸造、消失模实型铸造、V法铸造、金属型铸造、壳型铸造、石蜡铸造、陶瓷铸造、钢丸铸造等铸造方法的一种半精密铸造方法，该方法采用金属模型——铸铁模型（故有时也叫铁模覆砂Iron mold coated sand）以及与铸件外形近形的铸铁型腔作为砂箱铁型，近形的铁型上覆盖一层3~10㎜的覆膜砂砂胎形成铸型用于浇注成铸件——此即铁型覆砂铸造。 一、铁型覆砂生产的普遍工艺流程： 机器造型——检查合箱——锁箱放浇口杯——浇注——开箱出铸件
——清砂——造型 二、铁型覆砂铸造的工艺特点： 1.铁型覆砂铸造具有砂型铸造的特点，即有一刚性砂型外壳，使得砂型整体强度高、不变形，其适应性广泛，铸件易脱模，并且定位可靠，精度高。 2．铁型覆砂铸造具有覆膜砂壳型铸造的特点，造型方便、快捷、不论什么铸件砂型，二、三分钟之内便可造型完毕，型砂密度、铸型表面硬度等通过设备保证，永远一致，并且不需要涂刷任何涂料。既得到了光洁的铸件，又提高了铸件的形状和尺寸精度。 3．铁型覆砂铸造还具有金属型铸造的特点，铁的铸型在金属液结晶过程中有明显的冷激作用，可使铸件晶粒度细化，从而提高了铸件的综合强度，同时又由于有砂胎的存在避免了金属型铸造的短处，铸件不会产生白口，对铸铁件而言，可铸态生产各种材质，无需热处理。4．由铁型和薄的砂胎组成的铸型锁紧后刚度高、变形小、冷却快，得到的铸件尺寸精度高、加工余量小、组织致密，特别适合球墨铸铁的生产，在生产球墨铸铁时能利用球墨铸铁的石墨化膨胀对铸件进行自补缩——实现球墨铸铁的少、无冒口铸造，得到优质铸件；因为铁型冷却快，对生产高牌号的珠光体基体的盘类、杆类、轴类铸件尤其有利。 5.一般情况下铁型覆砂生产的铸件硬度比普通铸造方法生产的铸件要高20个HB单位左右。 6.利用铸件浇注后铁型的余热进行再循环生产的覆膜砂固化，不只
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910155687.9 (22)申请日 2019.03.01 (71)申请人 湖州圣龙汽车动力系统有限公司 地址 313018 浙江省湖州市南浔县/区菱湖 镇湖菱路1588号 (72)发明人 李凯 时亚金 邹万齐 潘士柱 (74)专利代理机构 宁波市鄞州甬致专利代理事 务所(普通合伙) 33228 代理人 严波 (51)Int.Cl. B22C 15/24(2006.01) B22C 9/06(2006.01) C21C 7/00(2006.01) G01N 21/25(2006.01) G01B 21/00(2006.01) G01N 21/95(2006.01) (54)发明名称一种铁型覆砂铸造工艺(57)摘要本发明公开了一种铁型覆砂铸造工艺，其技术方案要点包括零件模具的制作、上模上型、覆膜砂芯的制作、底模上型、底模上型与上模上型合型成零件铸型、向零件铸型浇注铁水获得成型零件的步骤；再通过浇冒口分离器打开零件铸型以取出零件，并在最后需要对成型零件进行金相检测以及抛丸、打磨处理。本发明具有获得精度高、内腔光洁度高的零件铸型，使得加工制造而成的铸件表面光洁度高；与此同时，通过由PLC控制移动、运行至下一模并自动随流孕育的数控浇注机起到减少劳动力需求的作用，安全性高，并可根据不同的产品进行相应的参数设置，实用性强；并通过浇冒口分离器达到避免损伤铸件本体、降低噪音小以及环保的效果，显著降低拿取 铸件的操作难度。权利要求书1页 说明书7页 附图1页CN 109822058 A 2019.05.31 C N 109822058 A
铁型覆砂工艺及其装备的发展状况 铁型覆砂工艺发达国家在60年代已开始使用，主要生产曲轴、连杆，凸轮轴，刹车毂，汽缸套等铸件，运用铁型覆砂的企业都取得了明显的经济效益。我国运用这一工艺较国外稍晚，但发展速度很快，就目前来看，与国外运用这一工艺相比，没有很大差別，特别是近几年，铁型覆砂装备发展非常迅速，主要应用在曲轴(包括汽车、摩托车、压缩机小曲轴），凸轮轴、缸套、轮毂、制动鼓、缸体、缸盖、电梯曳引轮电梯机座以及高牌号的球铁件等，铸件运用这一工艺生产出来的铸件，可以提高铸件的工艺出品率，不管是内在质量还是表面质量都很高，机械性能明显提高，可以显著提高球铁的牌号，用户普遍反映良好。 ●铁型覆砂铸造工艺 铁型覆砂铸造是在粗成的金属型(铁型)内腔上通过热固化，覆上一层型砂(覆膜砂)形成铸型，铁水浇注在覆膜砂型中，形成铸件。在设计铁型时需要经过反复模拟试验及工艺试验和生产验证，合理确定铁型重量、壁厚、覆砂层厚度及浇注系统，使铸件的充型、凝固和冷却在一个比较理想的条件下完成。 ●与砂型铸造相比 在铁型覆砂工艺应用以前，国内生产曲轴等大批量球铁铸件，大都采用粘土砂造型生产,很难实现无冒口铸造，而铁型覆砂铸造工艺真正实现了无冒口铸造，这主要由于铁型钢性好，冷却速度快，在浇注和凝固过程中变形小，通过对内浇口的设计，能利用球铁在凝固过程中的石墨化膨胀抵消铸件的线收缩和体收缩，使缩孔和缩松无法形成，铸件本体致密，减少废品率，提高工艺出品率。铸态珠光体球铁，其晶粒细小，组织致密，晶核间形成裂纹倾向小,强度髙，是一般球铁铸件所期望的组织。而砂型铸造要得到这一组织.必须严格控制铁液化学成分，生产稳定性极差，铁型覆砂铸造由于铁型导热性好，透过覆砂层快速吸收热量，使石墨细化，共晶团增加，球铁本体机械性能可达到很高的球铁牌号要求，铸件废品率下降，质量大大提高，据使用这一工艺生产曲轴的用户反映，在砂型铸造时,其废品率一般达到10-20%，而运用铁型覆砂铸造，废品率在5%以内，有时仅为1%，而且铸件的外观质量大大提高，加工余量明显减少，生产成本明显下降。 由于使用铁型覆砂铸造工艺，可以简化为直接外购的覆膜砂，节省了砂型铸造中砂处理设备的投资，简化生产工艺流程，加快投产进度，同时车间环境也有很大程度的提高。覆膜砂较潮模砂价格较高，但铁型覆砂铸造其铁砂比仅为1:0.164（曲轴）,远远小于砂型铸造的1:3.5,节省了砂的用量，当生产线的用砂量较大时，可以考虑覆膜砂的再生回用设备（再生砂生产的覆膜砂质量更好），这样更增加了这一工艺的优越性，减少了车间污染，真正实现了铸造车间清洁生产。 我公司研发的自动化高速铁型覆砂生产线，颠覆了行业内的铁型覆砂生产线的运行模式，
Ａｕｇ．２００９ ＶｏＩ．５８Ｎｏ．８铸造 ＦＯＵＮＤＲＹ?８１７? ｒ‘１＿～●■＿、‘＿，■●＿，■－?，■ｏ、 ；铸造设备｝ 金属型全覆砂铸造磨球自动化生产线工艺装备设计 荣建忠，关成君 （中国农业机械化科学研究院，北京１０００８３） 摘要：介绍了一种新型金属型等温淬火球墨铸铁（ＡＤＩ）磨球全覆砂自动化生产线的工艺装备和流程，详细论述了模具、射芯机、浇铸等设备的功能特点，并提出了生产线目前存在的问题和解决方案，指出磨球自动化生产线具有广阔的市场应用前景。 关键词：等温淬火球墨铸铁；磨球；自动化生产线 中图分类号：ＴＧ２３３文献标识码：Ｂ文章编号：ｌＯＯｌ一４９７７（２００９）０８—０８１７—０３ ＤｅｓｉｇｎｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＬｉｎｅｏｆＡｕｓｔｅｍｐｅｒｅｄＤｕｃｔｉｌｅＩｒｏｎＧｒｉｎｄｉｎｇＢａｌｌｓｂｙＣｏａｔｅｄＳａｎｄＭｅｔａｌＭｏｕｌｄＣａｓｔｉｎｇ ＲＯＮＧＪｉａｎ－ｚｈｏｎｇ，ＧＵＡＮＣｈｅｎｇ－ｊｕｎ （ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＭｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｎｏｖｅＩｔｙｐｅａｕｔｏｍａｔｉｃｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｉｎｅｆｏｒｃａｓｔｉｎｇａｕｓｔｅｍｐｅｒｅｄｄｕｃｔｉｌｅｉｒｏｎｇｒｉｎｄｉｎｇｂａｌｌｓｗｉｔｈｔｈｅｍｅｔａＩｍｏｕｌｄｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．ＳｏｍｅｆｕｎｃｔｉｏｎａＩｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｉｅｓ，ｃｏｒｅｓｈｏｏｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｓａｎｄｃａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｎｄｓｏｍｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｓｏｌｕｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｉｎｅｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＡｔＩａｓｔ．ｉｔｉＳｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔｔｈａｔｔｈｅｒｅｗｉｌｌｂｅａｈｕｇｅｍａｒｋｅｔｆｏｒｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇｂａｌＩａｕｔｏｍａｔｉｃｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｉｎｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｕｓｔｅｍｐｅｒｅｄｄｕｃｔｌｉｅｉｒｏｎ；ｇｒｉｎｄｉｎｇｂａｌｌ；ａｕｔｏｍａｔｉｃｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｉｎｅ 等温淬火球墨铸铁（ＡｕｓｔｅｍｐｅｒｅｄＤｕｃｔｉｌｅＩｒｏｎ，简称ＡＤＩ）是近４０年来发展起来的新一代球铁材料，被称为材料领域的高科技。它是通过将一定成分的优质球墨铸铁进行等温淬火热处理而获得，使基体组织由铁素体、珠光体变为贝氏体型铁素体、富碳奥氏体和马氏体组织。ＡＤＩ组织拥有良好的综合性能，具有高强度、高韧性、高耐磨性、高冲击性、低缺口敏感性、重量轻、成本低等特点…，因而被应用于磨球产品生产中。 ＡＤＩ磨球的坯件为球墨铸铁材质，但要求比普通球墨铸铁高且严格，因而必须保证铸件的品质【”。铸造生产磨球主要有金属型和砂型两种工艺方法：砂型铸球较为传统，有较长的发展历史，多为手工操作，也有少数砂型铸造生产线（主要生产中６０ｍｍ以下的小球）田；金属型铸球法，由于可获得质地致密、高度细化的结晶组织，且析出的碳化物呈放射性纤维状排列，在同等热处理条件下，使得磨球的使用性能在磨耗和破碎率两个方面大大优于砂型铸球，因此得到迅速的发展，目前已成为铸球的主流田。国内磨球厂多采用金属型生产低铬、高铬、马氏体球墨铸铁等材质的磨球圈。近几十年来，包括中国农机院在内的一些科研单位和厂家对金属型铸造磨球机械化、自动化生产线的工艺和实施进行了研究，得到了很多成功的经验和失败的教训，目前国内有宁国耐磨材料总厂、江西德兴铜矿机械制造公司、马鞍山东洋铁球有限公司和北京中发钢球有限公司等比较成功地采用机械化生产线来生产磨球【３１。 本文介绍一种新型的ＡＤＩ铸造磨球全覆砂生产线，本生产线大幅提高了磨球的出品率，并且改善了模具的使用寿命。采用自动化生产，减少了人力，改善了生产环境，能够有效控制磨球的质量，避免了很多人为因素的影响。 １生产线技术参数及工艺流程 中国农机院于１９９８年和２０００年分别在江西东乡和辽宁鞍山设计安装了两条磨球自动化生产线，摸索到很多磨球机械化、自动化生产的技术和工艺参数，积累了大量的经验。在本生产线设计之初，又在无锡开展了球铁材质磨球的铸造工艺试验，最终确定以下工艺设计要求和技术参数。 收稿Ｅｔ期：２００９－０１—１５收到初稿，２００９－－０２—２６收到修订稿。 作者简介：荣建忠（１９８０一），男．内蒙古兴安盟人，满族．工程师，主要从事工业设备机械化和自动化工艺和工装设计研究。 Ｅ—ｍａｉｌ：ｒｏｎｇｊｉａｎｚｈｏｎｇ＠１２６．ｃｏｒｎ 万方数据
球铁管件铁型覆砂铸造工艺设计与研究 吴成玉(国营扎兰屯纸浆厂内蒙扎兰屯市162650) 吴振(大连开发区永诚机电设备有限公司大连市116000) 【摘要】本文根据球铁管件技术标准的国际通用化和需求批量化的特点，针对国内管件铸造工艺落后的状况，提出采用组合模具的铁型覆砂铸造工艺生产球铁管件，便于组织专业化、机械化流水线快速生产，能够明显提高铸件外观和内在质量，有效降低生产成本，具有优质、高效、节能、降耗的显著优点，是一项先进的绿色环保铸造技术。 【关键词】球铁管件、铁型覆砂铸造工艺设计、生产线布置。 1 前言 球铁管件是一种需求量大，品种繁多的管道工程用铸件，目前各国虽有本国的管件技术标准，但大多都趋向于采用国际IS02531标准进行设计和施工，因此大多数铸造厂家基本上都按国际标准要求铸造生产各种管件。就国际标准而言就有34个类别，涵盖2000多个规格，管件直径为DN80一DN2600mm，其中常用管件直径为DN80一DNl200mm，占全部管件总量的67％。复盖17个类别，1300多个规格。 目前国内各类管件的生产方式主要有湿型铸造，水玻璃砂和树脂砂铸造，也有一少部分是消失模铸造。其中DN350mm以下的小型管件采用湿型铸造，DN400一DN2600mm的大中型管件采用水玻璃砂和树脂砂铸造。管件的结构特点是体积大，管壁薄，铸件生产时砂铁比大，据初步测算，用水玻璃砂生产1吨管件需要6吨型砂，造型方法多数是手工造型，而且以刮板造型居多数，工艺落后，质量低劣，效益不高，据查国内管件铸造行业铸件废品率高达15—20％，严重影响经济效益的提高和市场竞争力，因此管件铸造行业面临迫切需要对传统铸造工艺进行技术改造的任务，应不断采用先进技术，生产高质量的铸件，以适应我国加入WTO后所面临的激烈市场竞争和挑战。同时当前最为迫切的是应由行业主管部门进行行业规划和结构调整，对全国数百家管件生产厂各自为战重复生产的状态，进行科学指导，宏观调控，做好管件产品的结构调整和专业分工，在行业内部形成各有侧重，分工合理，竞争有序的局面。事实上哪个管件厂也不可能生产上千种管件产品，各工厂只有按品种区段分工，进行协调作战，不搞重复生产，才能减少工装模具费用，以便集中力量搞工装标准化和机械化生产，例如对DN80一DN350mm的小型管件应采取机械造型；对DN400一DNl000mm 的中型管件采取铁型覆砂或树脂砂造型；对DNl 100一DN2600mm的大型管件采取水玻璃砂造型。只有在明确分工后，才能有所侧重，汇集重点产品，形成批量生产，达到规模化经营，逐渐实现机械化生产，这样既提高了企业本身的生产技术水平，又强化了管件行业的总体优势和市场竞争能力。本文重点对中型管件采用铁型覆砂铸造技术的研究情况作一简要介绍。 2 铁型覆砂铸造简述
耐磨铸球自动生产线铁模覆砂工艺详解 纵观耐磨铸球的生产从锻打、砂型铸造、铁模铸造到现在的铁模覆砂铸造，每一次都是一个质的飞跃。锻打耐磨钢球随着技术的更新发展，因为其在冲击韧性上的优势，现在还在矿山市场上占有少量的比例，但是终因无法突破材质和淬透性的禁锢，市场还在不断地萎缩，要想发生大的飞跃尚需同仁们的更大努力。砂型铸造完成了耐磨钢球从普通白口铁到合金白口铁的转变，因为结晶晶粒粗大，不能适应耐磨铸球的耐磨需要最终退出了市场。而铁模铸造，因为其独特的激冷特性，可以细化耐磨钢球的结晶晶粒，显著提高耐磨铸球的耐磨性，而一直受到市场的追捧，随着组合铁模的问世，简化了耐磨铸球的生产，增大了耐磨钢球的产量，所以这20多年以来用组合铁模生产耐磨铸球一直占住了市场的统治地位。 铁模覆砂工艺是近年来出现的新的耐磨铸球生产工艺，它拥有铁模和砂型各自优点，既具有铁模激冷的特性，也具备了砂型铸造铸造应力小、韧性好的特点，这对于生产耐磨钢球来说是一个非常大的突破。另外，覆膜砂因其流动性好，充型能力强，产品外观好的有点，被普遍用于自动化生产，这也将引导耐磨钢球生产史上发生一次新的革命——耐磨铸球的自动化生产。 耐磨钢球的自动化生产一直是耐磨铸球生产企业梦寐以求的生产方式，因为耐磨铸球生产环境非常恶劣，工作现场温度高，铸球模具比较笨重，同时还具有一定的危险性。要想生产好的产品，对工人
的身体素质和技术素质要求都很高，一线技工一直是困扰耐磨铸球生产企业的一个瓶颈问题，而且随着生活水平的提高，这种用工难的问题将更加突出。这也是耐磨铸球企业无法快速成长的主要原因。 我公司通过十余年的努力，成功研发出铁模覆砂型全自动铸球生产线和水玻璃砂型半自动铸球生产线，本生产线共获得十七项发明专利。现在这2种铸球生产线已经成功应用于十多家用户，并延伸到耐磨铸球以外的铸造企业，为这些企业的产业化发展提供了强有力的支撑。我们在铸球自动生产线上不但成功地应用了铁模覆砂工艺，并且将手工铁模上的保温区过大的弱点做了革命性的改变，最大限度地减小了耐磨铸球的结晶晶粒梯度，使耐磨铸球的失圆几率从工艺上就得到了很大的改变。产品外观区别如下图，我们可以清楚地看到耐磨铸球生产线所生产的产品除浇口外，无保温区。 左边为普通方式生产的铸球，右图为铸球生产线的产品。 为了保证耐磨铸球既具有铁模的激冷优点，又具有砂型铸造铸造
覆膜砂铸造工艺过程要点参数可收！ 覆膜砂铸造在铸造领域已有相当长的历史，铸件的产量也相当大；但采用覆膜砂铸造生产精密铸钢件时面临很多难题：粘砂（结疤）、冷隔、气孔。如何解决这些问题有待于我们去进一步探讨。 一、对覆膜砂的认识与了解（覆膜砂属于有机粘结剂型、芯砂） （1）覆膜砂的特点：具有适宜的强度性能；流动性好，制出的砂型、砂芯轮廓清晰，组织致密，能够制造出复杂的砂芯；砂型（芯）表面质量好，表面粗糙度可达Ra=6.3～12.5μm，尺寸精度可达CT7～CT9级；溃散性好，铸件容易清理。 （2）适用范围：覆膜砂既可制作铸型又可制作砂芯，覆膜砂的型或芯既可互相配合使用又可与其它砂型（芯）配合使用；不仅可以用于金属型重力铸造或低压铸造，也可以用于铁型覆砂铸造，还可以用于热法离心铸造；不仅可以用于铸铁、非铁合金铸件的生产，还可以用于铸钢件的生产。 二、覆膜砂的制备 1．覆膜砂组成
一般由耐火材料、粘结剂、固化剂、润滑剂及特殊添加剂组成。 （1）耐火材料是构成覆膜砂的主体。对耐火材料的要求是：耐火度高、挥发物少、颗粒较圆整、坚实等。一般选用天然擦洗硅砂。对硅砂的要求是：SiO2含量高（铸铁及非铁合金铸件要求大于90%，铸钢件要求大于97%）；含泥量不大于0.3%（为擦洗砂）--[水洗砂含泥量规定小于；粒度①分布在相邻3～5个筛号上；粒形圆整，角形因素应不大于1.3；酸耗值不小于5ml。 （2）粘结剂普遍采用酚醛树脂。 （3）固化剂通常采用乌洛托品；润滑剂一般采用硬脂酸钙，其作用是防止覆膜砂结块，增加流动性。添加剂的主要作用是改善覆膜砂的性能。 （4）覆膜砂的基本配比成分配比（质量分数，%）说明：原砂100 擦洗砂，酚醛树脂1.0～3.0 占原砂重，乌洛托品（水溶液2）10～15 占树脂重，硬脂酸钙5～7 占树脂重，添加剂0.1～0.5 占原砂重。1：2）10～15 占树脂重，硬脂酸钙5～7 占树脂重，添加剂0.1～0.5 占原砂重。 ２．覆膜砂的生产工艺 覆膜砂的制备工艺主要有冷法覆膜、温法覆膜、热法覆膜三种，目前覆膜砂的生产几乎都是采用热覆膜法。热法覆膜工艺是先将原砂加热到一定温度，然后分别与树脂、乌洛托品水溶液和硬脂酸钙混合搅拌，经冷却破碎和筛分而成。由于配方的差异，混制工艺有所不同。目前国内覆膜砂生产线的种类很多，手工加
铁型覆砂工艺特点介绍 1. 铁型覆砂铸造具有砂型铸造的特点，即有一刚性砂型外壳，使得砂型整体强度高、不变形，其适应性广泛，铸件易脱模，并且定位可靠，精度高。 2. 铁型覆砂铸造具有覆膜砂壳型铸造的特点，造型方便、快捷、不论什么铸件砂型， 二、三分钟之内便可造型完毕，高频红外碳硫分析仪型砂密度、铸型表面硬度等通过设备保证，永远一致，并且不需要涂刷任何涂料。既得到了光洁的铸件，又提高了铸件的形状和尺寸精度。 3. 铁型覆砂铸造还具有金属型铸造的特点，铁的铸型在金属液结晶过程中有明显的冷激作用，可使铸件晶粒度细化，从而提高了铸件的综合强度，同时又由于有砂胎的存在避免了金属型铸造的短处，铸件不会产生白口，对铸铁件而言，可铸态生产各种材质，无需热处理。 4. 由铁型和薄的砂胎组成的铸型锁紧后刚度高、变形小、冷却快，得到的铸件尺寸精度高、加工余量小、组织致密，特别适合球墨铸铁的生产，在生产球墨铸铁时能利用球墨铸铁的石墨化膨胀对铸件进行高频红外碳硫分析仪自补缩——实现球墨铸铁的少、无冒口铸造，得到优质铸件;因为铁型冷却快，对生产高牌号的珠光体基体的盘类、杆类、轴类铸件尤其有利。 5. 一般情况下铁型覆砂生产的铸件硬度比普通铸造方法生产的铸件要高20个HB单位左右。 6. 利用铸件浇注后铁型的余热进行再循环生产的覆膜砂固化，不只减少了用电,而且铸造过程呈现封闭式循环生产状态，生产占用面积很小(例如，一小时熔炼一吨铁(钢)水时，造型浇注面积有二、三百平方米就足够了)，不需要砂处理设备，投资少、见效快。 7. 由于铁模的激冷，使得型砂不会被过烧，不但型砂可以重复使用，而且因为浇注过程的焙烧，从而使得型砂(石英砂)发生相变，砂子的热膨胀系数由15减至5。所以，生产过程中产生的旧砂还可以再生回用,符合发展循环经济。 8. 铁型覆砂铸造特别适合批量大的中、小铸件的生产，若换装少时其综合废品率可以降到3%左右。 9. 铁型覆砂的铁型使用寿命可达万次以上，但长期反复的热胀冷缩和铸造环境影响下，需要增加维护保养。
覆膜砂造型制芯时应注意哪些问题 近年来，覆膜砂的应用越来越广，几乎用于所有的造型方法。无论是制芯还是造型，其基本工艺要求是（湿态手工类除外）；加热温度计200~300度；固化时间表30~150秒；射砂压力0.15~0.6MPA。具体参数应根据设备型号，型芯重量及复杂程度，覆膜砂的种类等进调整，原则是：形状简单的砂芯、流动好（或粒度较粗）的覆膜砂可选择较低的射砂压力，细薄砂芯选择较低的加热温度，加热温度低时可适当延长固化时间等；反之亦然。 以下分述几种不同的应用实例。 1）制作实体芯从理论上讲，覆膜砂几乎可以生产所有类型，尤其是高精度铸件的实体芯。采用湿态覆膜砂时，可直接 利用热芯盒设备和工装制芯，而无需对原有设备和工装作 任何改变。采用干态覆膜砂时，由于流动性好，需对芯盒 的排气方式、射嘴及芯盒密封作特殊处理。可利用安息角 原理（覆膜砂的安息角约为30度）解决射砂后排气时覆膜 砂进入射砂腔和不射砂时覆膜自动下落等问题。目前用干 态覆膜砂热芯盒制实体芯的厂家较多。 2）制作壳型用覆膜砂制作壳型，常用于浇注凸轮轴等轴类零件或刹车片等盘类零件及一些对表面要求高的阀类零件 等。其相关参数如下午：砂铁比较1:1.5~4，拔模斜度过0.5~1 度,壳型厚度8~12mm。 均匀的壳型壁厚可以减少覆膜砂用量，获得均匀的铸件组织。用
覆膜砂制作壳型，可采用固定式射芯机或翻转式射芯机，前者可用于干态覆膜砂或湿态覆膜砂，后者吸能选用干态覆膜砂。 3）制作壳芯用覆膜砂制作壳芯通常采用摇摆式壳芯机，通过射砂、结壳、排出余砂、固化、脱模等环节完成制芯过 程。 为了确保壳芯的质量，除了要保证覆膜砂的质量外，还必须根据每个砂芯的具体情况不选择合理的制芯工艺。 ①芯盒温度：芯盒温度是影响壳层厚度及强度的主要因素之 一，一般控制在23~300度，并根据下列原则选定： A．保证覆膜砂上的树脂软化及固化所需的足够热量； B．保证形成需要的壳厚且壳芯表面不焦化； C．尽量缩短结壳及硬化时间，以提高生产率。 ②射砂压力及时间：射砂压力应根据砂芯的形状及复杂程度而 定，充使芯砂紧密地充填芯盒为宜。压力过高时，易使砂芯 出现砂颈和跑砂现象；压力过低时，砂芯易出现疏松现象。 射砂时间过长，易使已结壳的型壳滑移，造成结壳很薄；时 间过短则砂芯不能成型。射砂压力一般为了0.15~0.4MPA。 射砂时产一般控制3~10秒。 ③结壳时间：结壳时间的长短取决于砂芯壳厚，而壳厚由砂芯 在运输、组芯及浇注时的强度要求而定。在覆腊砂质量一定 的前提下，壳层厚度越厚强度越高。壳厚6~8毫米时，结壳 时间10~30秒；壳厚10mm时，结壳时间20~65秒。
覆膜砂铸造材料工艺
（6）pH值<7; （7）硅砂需用水擦洗过，如有特殊要求，可将硅砂酸洗或进行高温活性处理（900℃焙烧） 2 . 粘结剂 目前普遍采用酚醛类树脂作为粘结剂。酚醛类树脂有固体和液体、热固性和热塑性之分。目前制作覆膜砂通常采用热塑性固态酚醛树脂。对其性能要求是：（1）聚合速度（热板法）：25～27s ； （2）软化点（环球法）：90～105℃； （3）流动性（斜板法）：60～110mm ； （4）游离酚含量（溴化法）：≤4%。 粘结剂的性能对覆膜砂的品质有很大的影响，人们一直在致力于研究如何提高酚醛树脂的性能，以及寻找酚醛树脂的替代品。国外已开发出不同性能的专用树脂，如高强度低发气树脂、易溃散树脂，也有采用改性聚酯树脂的报道，但未得到全面推广，至今普遍采用的仍是改性酚醛树脂。国内近年来在覆膜砂专用酚醛树脂的研究开发方面发展较快，已开发出不同的改性酚醛树脂供生产使用。 3. 固化剂、润滑剂、添加剂 固化剂通常采用乌洛托品即六亚甲基四胺，分子式为（CH2）6N4，要求为工业一级品。润滑剂一般采用硬脂酸钙。其作用是防止覆膜砂结块，增加流动性，使型、芯表面致密及改善砂型（芯）的脱模性。添加剂的主要作用是改善覆膜砂的性能。目前采用的添加剂主要有：耐高温添加剂（如含碳材料或其他惰性材料）、易贵散添加剂（如二氧化锰、重铬酸钾、高锰酸钾、已内酰胺等）、增强增韧添加剂（如超短玻璃纤维材料、有机硅烷KH-550等）以及防粘砂添加剂和抗老化添加剂等等。
二、覆膜砂的分类 随着覆膜砂应用范围的不断扩展，不同铸造工艺、不同材质要求以及不同结构的铸件对覆膜砂提出了不同的性能要求。自20世纪90年代以来，国内开发了不同性能的覆膜砂，按其性能特点来划分，可将国内市场上的覆膜砂分为干态和湿态两大类。其中干态类包括：普通类、耐高温类、高强度低发气类、易溃散类、离心铸造类等。湿态覆膜砂包括机械类和手工类两种。各类覆膜砂的主要成分、特点及适用范围如下： 1. 普通覆膜砂 其组成通常由石英砂热塑性酚醛树脂、乌洛托品和硬脂酸钙构成，不加有关添加剂。其树脂加入量通常在一定强度要求下相对较高，不具备耐高温、低膨胀、低发气等特性，适用于一些要求不高、结构较简单的铸铁件生产。 2. 高强度低发气覆膜砂 是在普通覆膜砂的基础上，通过加入有关特性的“添加剂”和采用新的配制工艺，使树脂用量大幅下降，发气量显著降低，并能延缓发气速度。该覆膜砂具有高强度、低膨胀、低发气、慢发气等特点，特别适用于铸铁件、中小铸钢件中要求发气量低的砂芯，如阀体砂芯等。 3. 耐高温覆膜砂 该砂一般是指覆膜砂的热强度大、耐热时间长、高温变形小，而不是指其耐火度很高。它是通过特殊的工艺配方技术（一般都是在硅砂覆膜时加入一定量的惰性材料如铣砂、高铬矿砂、含碳材料或其他惰性材料等），生产出具有优异高温性能和综合铸造性能的新型覆膜砂。具有耐高温、高强度、低膨胀、低发气、慢发气等特点。特别适用于复杂薄壁精密的铸铁件（如汽车发动机缸体、缸盖等）