黄时惠-砂型铸造工厂工艺设计流程及设备选用存在问题探讨-for-百铸网ppt课件.ppt

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1、百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确砂型铸造工厂工艺设计流程及砂型铸造工厂工艺设计流程及设备选用存在问题探讨设备选用存在问题探讨东风汽车公司东风汽车公司 黄时惠黄时惠百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确摘要单击添加副标题单击添加副标题本人长期在砂型铸造厂一线工作，发现国内一些铸造厂由于本人长期在砂型铸造厂一线工作，发现国内一些铸造厂由于工艺设计流程不合理或不完善，选用的设备不恰当，给铸造生工艺设计流程不合理或不完善，选用的设备不恰当，给铸造

2、生产带来许多困难，致使有的铸造厂投产不久就不得不花巨资进产带来许多困难，致使有的铸造厂投产不久就不得不花巨资进行改造，既浪费资金，又影响生产。本文将针对国内一些铸造行改造，既浪费资金，又影响生产。本文将针对国内一些铸造厂工艺流程设置和设备选用中存在问题，提出自己的看法和改厂工艺流程设置和设备选用中存在问题，提出自己的看法和改进建议，供铸造同行们共同探讨。进建议，供铸造同行们共同探讨。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 一、一、前言前言在东风汽车公司铸造二厂工作三十多年中，从事过车间生产管理、工艺在东风汽车公司铸造二

3、厂工作三十多年中，从事过车间生产管理、工艺技术研究、铸造设备技术管理，并负责铸造工厂五大工部的技术改造和新铸技术研究、铸造设备技术管理，并负责铸造工厂五大工部的技术改造和新铸造车间建设等工作。从工厂退休十多年来，应国内铸造厂的邀请，先后到山造车间建设等工作。从工厂退休十多年来，应国内铸造厂的邀请，先后到山东、河南、安徽、湖北、江苏、福建等地，参加新建或改造铸造厂的工艺方东、河南、安徽、湖北、江苏、福建等地，参加新建或改造铸造厂的工艺方案审查、铸造设备的选用讨论和铸造生产的咨询等工作。工作中，发现不论案审查、铸造设备的选用讨论和铸造生产的咨询等工作。工作中，发现不论是国内铸造专业设计部门，还是铸

4、造设备制造商提供给用户的工艺流程设计是国内铸造专业设计部门，还是铸造设备制造商提供给用户的工艺流程设计图纸和选用设备，均存在不同程度的问题，有的给用户铸造生产造成严重后图纸和选用设备，均存在不同程度的问题，有的给用户铸造生产造成严重后果，通过改造也难达到理想结果。因此，有必要针对目前砂型铸造工厂中存果，通过改造也难达到理想结果。因此，有必要针对目前砂型铸造工厂中存在的比较普遍的主要问题提出来与大家一起探讨，使往后新建或改造铸造厂在的比较普遍的主要问题提出来与大家一起探讨，使往后新建或改造铸造厂时工艺流程设计和选用设备更加完善合理，避免给生产造成损失。时工艺流程设计和选用设备更加完善合理，避免给

5、生产造成损失。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 当前，国内砂型铸造厂中手工造型和使用震实或震压造型机还较普通。随着铸造人员难招工和国家对环保越来越严格的要求，上述落后的铸造工艺将会很快被先进的造型工艺取代，用铸造工艺好的造型机组成造型生产线将成为国内铸造厂的主流。二、造型工艺的选择及落砂设计百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 2.1 造型工艺的确定在确定采用什么样的造型工艺时，首先应做好造型工艺分析。通过分析在确定采用什么样的造型工艺

6、时，首先应做好造型工艺分析。通过分析包括所生产的铸件材质、质量、尺寸大小、结构形状、表面质量和其它工艺包括所生产的铸件材质、质量、尺寸大小、结构形状、表面质量和其它工艺要求，以及生产规模（批量）等因素，结合铸造厂自身的技术力量和资金情要求，以及生产规模（批量）等因素，结合铸造厂自身的技术力量和资金情况，综合考虑后确定将要采用的工艺和流程，选择与之相适应的造型方式和况，综合考虑后确定将要采用的工艺和流程，选择与之相适应的造型方式和设备。设备。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 铸造工艺选择要坚持铸造工艺选择要坚持“先

7、进、可靠、适用先进、可靠、适用”三原则。长期以来国三原则。长期以来国内似乎存在一种潮流，认为上铸造就只能采用静压造型工艺，只有静内似乎存在一种潮流，认为上铸造就只能采用静压造型工艺，只有静压造型才能生产出优质铸件。无可非议，静压造型工艺确实能生产出压造型才能生产出优质铸件。无可非议，静压造型工艺确实能生产出优质铸件，适应范围也广。但是，静压造型工艺采用优质铸件，适应范围也广。但是，静压造型工艺采用“气流冲击予紧气流冲击予紧实十多触头压实实十多触头压实”的紧实工艺，造型机结构复杂，技术要求高，设备的紧实工艺，造型机结构复杂，技术要求高，设备维修工作量大，维修费用高，一次投资大，运行成本高，一般铸

8、造厂维修工作量大，维修费用高，一次投资大，运行成本高，一般铸造厂难以接受。实际上，国内还有不少铸造厂采用相对简单落后的难以接受。实际上，国内还有不少铸造厂采用相对简单落后的Z14系系列震压造型机生产质量要求较高的缸盖、飞轮壳等铸件。虽然国内使列震压造型机生产质量要求较高的缸盖、飞轮壳等铸件。虽然国内使用静压造型自动线生产刹车鼓的铸造厂不少，同样采用工艺简单、投用静压造型自动线生产刹车鼓的铸造厂不少，同样采用工艺简单、投资省、运行成本低的铁型覆砂工艺生产刹车鼓的工厂也不少（其产品资省、运行成本低的铁型覆砂工艺生产刹车鼓的工厂也不少（其产品还供出口国外）。我们把两种不同铸造工艺生产同一品种（刹车鼓

9、）还供出口国外）。我们把两种不同铸造工艺生产同一品种（刹车鼓）进行比较（见表进行比较（见表1）。）。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 表1 静压造型工艺与铁型覆砂工艺比较注：如果采用进口静压造型线，生产线一次投资注：如果采用进口静压造型线，生产线一次投资2000万元以上。万元以上。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 从上表可以看出，铁型覆砂工艺不需要砂处理，生产过程能耗减少，运行成本降低，说明不一定必须都采用最好铸造工艺。百铸网在整堂

10、课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.2、Z14系列造型机和造型线的出路Z14系列造型机以其设备结构简单、操作方便，使用无污染且便宜的压缩空气等优点一直被铸造厂广泛使用，其组成的造型线遍布全国各地。但是，使用该种造型机工人劳动强度大，工作环境差，造型线用工多，造出的铸型表面硬度低，生产的铸件质量差，在市场竞争激烈的形势下已难以适应，应该给予新的出路。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2010年，我们在建设河南信钢集团东信铸造厂时已做了尝试。6台造型

11、机采用多触头震压造型机，取消吊箱，全部砂箱均在滚道上自动运行。合箱、搬箱、桶箱、分箱等也自动进行，上、下砂箱扣箱和脱卡由锁钩和锁脱机构自动完成，组成一条具有自动线特征的高度机械化开式伺服造型线，工人劳动强度降低，用工减少，造出的砂型表面硬度达8590，生产的铸件表面光洁，与静压造型几乎无异。整条造型线投资不高，一般铸造厂能够接受，是Z14系列造型机和生产线改造出路之一。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.3、铸件落砂时跑砂问题的避免 国内很多铸造厂铸件落砂时“跑砂”严重，大量砂团随铸件落入板式输送机跑掉。实际上，

12、随铸件跑掉的旧砂只有510%是紧靠铸件表面被铁水烧烤过的废砂，90%以上是好砂。有的厂跑掉的砂量大，弃之可惜，回收困难。河南某大型铸造厂采用一条进口的静压造型线生产刹车鼓，砂箱内尺寸1400800350/250mm，一型二件，用振动电机做为激振源的落砂机落砂。由于静压造型其砂型紧实度高，生产刹车鼓砂铁比大，落砂时大约有1/3-1/2的旧砂通过落砂机随铸件进入鳞板输送机，最后进入位于清理车间的废砂斗中，为了回用跑掉的旧砂，初期该厂每班6人用小车从清理车间将废砂斗内旧砂运到造型车间，倒入砂处理回砂皮带。随着自动线生产率提高，用小车倒运已不能满足要求，最终不得不从清理车间废砂斗出口到造型车间回砂皮带

13、上口露天架空安装皮带机直接倒运，这种情况产生原因主要是使用的落砂设备不当，落砂流程设计也不合理。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 （1）、静压造型的砂型比压高，强度高，砂型的密度高，要求要有高的破碎力。国内不少铸造厂对落砂设备的选用不重视，大多数选用维护更换方便的安装振动电机的落砂机，而且激振力小，难以破碎像静压造型工艺（包括高压造型）造出的砂型。根据国内使用经验，落砂振动机的激振力应不少于340KN，实际上很多铸造厂落砂机激振力均偏小。落砂时，砂团破碎越彻底，跑砂就越小。国内不少铸造厂为了加强落砂效果，采用落砂

14、滚筒落砂，效果很好。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确（2）正确设计落砂流程。国内铸造厂落砂工艺流程有二种：1）、落砂与铸件分离分别在造型车间和清理车间完成（如图1）百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确（造型车间）图图1落砂与铸件分离分别在造型车间和清理车间落砂与铸件分离分别在造型车间和清理车间如图如图1所示，造型车间落砂时，铸件连同所示，造型车间落砂时，铸件连同“跑砂跑砂”一起通过板式输送机被送至清理车间，铸件与浇冒口被一起通过板式输送

15、机被送至清理车间，铸件与浇冒口被分离，废砂（连同跑掉的旧砂）则进入废砂斗。由于造分离，废砂（连同跑掉的旧砂）则进入废砂斗。由于造型车间与清理车间相隔较远，跑掉的旧砂回用起来很困型车间与清理车间相隔较远，跑掉的旧砂回用起来很困难。难。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2）落砂与铸件分离均在造型车间内进行（如图2）图2 落砂与铸件分离均在造型车间内 如图2所示，落砂后铸件通过爬坡板式带运至地面，在地面的板式带水平段铸件与浇冒口被分离，跑砂则全部通过回砂皮带重新进入砂处理系统中。因此，在可能条件下应采用图2的落砂工艺流程

16、。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三、砂处理工部工艺流程设计及旧砂冷却方式的选择 型砂是影响铸件质量的关键因素之一，根据统计铸件废品中有一半是由于型砂引起的。压实造型、射压造型、气流冲压造型（包括气冲造型和静压造型）等现代造型工艺最突出特点是高比压、高生产率、以及高的型砂密度，这就要求型砂水分低、流动性好、湿压强度高且韧性好，砂温应低，松散无结块、砂团和杂物。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确3.1、一个完善砂处理系统的组成 一个完善

17、的砂处理系统包括旧砂处理（破碎、磁选、过筛、冷却）、储存和输送系统；新砂处理（烘干、过筛）、储存和输送系统；辅料储存、输送系统和型砂混制系统等。其流程示意图见图3百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确图图3 砂处理系统工艺流程示意图砂处理系统工艺流程示意图百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确在砂处理系统工艺流程示意图中，应该特别指出的有如下三点（很多时候被设计部门忽视）：（1）排放旧砂系统 经过浇注铁水后，砂型中部分粘土长时间在500以上高温

18、作用下会失去结构水变成死粘上。死粘土是一种具有许多细微孔隙的多孔物质，具有很强的吸收水分能力。旧砂中每增加1%的死粘土混砂时就要增加0.2%的水分，而型砂中水分高则对铸件质量产生不利的影响。因此旧砂中总的含泥量应控制在10-15%（其中有效粘土7%-8%，失效粘土5%）。如果系统含泥量太高时，必须通过“排放旧砂系统”人为排放部分旧砂，多补充新砂，借以降低系统含泥量，这一点对铸造厂非常重要，是保证型砂质量的关键措施之一。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确（2）不合格型砂回用和砂团回用系统 所谓“不合格型砂”指的是型砂

19、某项质量指标不符合工艺要求，不宜用于造型。但是这些型砂并不是废砂，完全可以让其回到砂处理系统重新混制使用。另外，随铸件跑掉的“跑砂”中90%以上为好砂，也应该进行回用，从而避免浪费。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确（3）旧砂冷却问题应引起重视 我国早期砂冷却设备的制造技术落后，检测控制增湿系统技术不过关，对于旧砂冷却问题大部分铸造厂不是没有考虑，就是安装了不能投入使用，成为摆设，仅有少数有实力的铸造厂从国外进口。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的

20、问题也很明确 随着我国铸造设备制造技术水平的提高，国内已有多种砂冷却设备可供选择应用，铸造厂应该根据具体情况对砂处理系统进行改造或完善。1）结合设备的更新，可选用带有冷却功能的混砂机代替原有的混砂机。带有冷却功能的混砂机在混砂过程采取冷却旧砂措施，使该碾混好的型砂温度降至50以下。目前，常用的带冷却功能混砂机有二种，即德国EIRICH公司生产的Vac型真空混砂机和常州Fonderc生产的MxC系列冷却变频混砂机。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 Vac真空混砂机主要特点是在真空状态下冷却旧砂。其原理是利用负压下（

21、真空度2050KPa）水沸点低，容易汽化，从而带走旧砂中热量的原理。它可以在1.5分钟内使旧砂从100降至50以下。由于混砂时混砂机必须保持真空状态，要求混砂机必须密封性好，对混砂机维修工作量大，而且增加时间较长，影响混砂机生产率，这种混砂机只有在日本铸造厂使用，国内少数用于非铸造行业中。MxC冷却变频混砂机是在RTM变频混砂机的基础上开发出来的，其原理是水和各种物料加入混均后鼓入空气，使其呈沸腾状态，空气与水分充分接触汽化带走砂中热量。这种混砂机特点是在常压下冷却砂子，在4050秒钟内即可将砂子降至50以下，对混砂机无特殊要求，因而近几年被广泛使用。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带

22、着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 2）、用国产已经成熟的砂冷却设备和检测控制增湿系统对原有设备进行更新改造。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 3）如果由于客观原因不能对混砂机和原有砂冷却设备进行更新改造时，最简单的办法是用RCT滚筒冷却筛更换正在使用的滚筒筛。RCT滚筒冷却筛集筛分和冷却功能于一体，其原理是进入滚筒前的进砂皮带上加水并搅拌均匀。加湿的热砂进入RCT后通过勺式导向板把热砂从滚筒底部带到顶部像下雨式淋下，同时与砂前进方向相反的方向抽风，砂中水大量蒸发而将热量带走

23、，夏天出砂温度不大于48，冬天一般在22左右，出砂水分也可按工艺要求控制。这种冷却旧砂方式设备简单，维护小，也不需要高压风机将砂子沸腾，能耗大大降低，日资企业使用较多，国内铸造厂也开始使用，效果很好。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确四、回炉料的破碎和净化 回炉料主要由从铸件分离出来的浇注系统和废品铸件等组成。浇注系统约占浇注铁水重量的1040%，各种原因造成的废铸件约占生产铸件总重量的510%，浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道（及冒口）等组成，呈树枝状，难以直接加入熔化炉内。有些废品铸件（如缸体、缸盖、箱

24、体类、壳体类铸件等）由于体积大，也难以直接加入熔化炉内。因此多数回炉料必须经过破碎成一定尺寸的碎块后才能使用。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确4.1、国内回炉料破碎现状（1）人工破碎 工人使用铁锤等工具将浇冒口打断，将大的废品铸件打碎，此法劳动强度大，效率低，破碎效果不理想，也容易产生工伤事故。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确（2）剪床剪切 使用鳄式剪床将浇冒口系统剪切成一定长度的碎块。由于浇冒口系统呈树枝状，难以从相互缠绕的成堆浇

25、冒口系统中单独将其抽拔出来，不但劳动强度大，也容易产生安全事故，也无法剪切废品铸件。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 （3）、“液压剪”剪切法 使用很高的液压力（压力可达70MPa）驱动“液压剪”将浇冒口系统剪断。该法容易发生设备事故和人身事故，同样它也无法剪切废品铸件。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 （4）、重物砸断（碎）法 利用卷扬机或天车电磁吸盘将较重的铁块吊（吸）到一定的高度后，让铁块自由落下将回炉料砸碎，此种方法在铸造厂

26、中使用较多。重物砸断（碎）法对砸断回炉料有一定效果，但它必须在相对封闭的场合下进行，且砸料须事先将回炉料集中在砸点，砸完料又得将其搬走，工序多，时间长，效率低，对周围建筑物也会造成一定损害。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确4.2、回炉料的液压破碎及净化工敢 国外早就使用液压破碎机破碎回炉料。美国Internet Decatur铸造厂使用英国Howdon公司生产的Colossus破碎机后，由于加料效率大大提高，加料次数减少，炉子熔化效率据说提高30%。回炉料通过净化后，去除了表面废砂等杂物，炉渣大大减少，节省扒渣时

27、间，炉子熔化铁水的时间缩短，电耗降低5%以上。国内已有多家生产液压破碎机制造厂，用于生产后均取得明显效果。一个完善而有效果的回炉料破碎及净化流程图4。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 图4 回炉料破碎及净化流程示意图百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 废铸件和浇冒口系统进入液压破碎机，经破碎后由振动输送机进入净化滚筒，去除粘附在表面的粘砂等杂物，干净的碎料运至熔化工部使用。目前，市场上液压破碎机有单油缸和双油缸推动压板二种机构。相对而言，双油缸推动压板对侧板作用力较小，设备故障率将会降低。另外，为了增加对回炉料的净化效果，建议使用带有能自动循环且硬度高的星形铁的双层滚筒做为回炉料净化滚筒。百铸网在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确五、结束语 铸造生产工艺复杂，流程涉及面广，工序多，工厂设计时需要考虑的因素多，也没有现成的模式，这就要求设计人员需有全面的铸造工艺和设备方面的知识，有较强的综合能力，应予见到投产后可能会出现的问题和解决方案，从而为用户取得最大效益。