垂直分型无箱射压造型工艺问题优化方案

1.对型砂的要求

为了减少砂型的反弹性变形，并使之容易起模和落砂，保证铸件质量，对无箱射压造型的型砂，国内外提出如表1-4所列的要求。

表1-4　无箱射压造型用砂的要求

2.射砂压力和比压的选择

小尺寸砂型的DISA造型机，如DISAMATIC2011（砂型尺寸为500mm×400mm×300mm）、DISAMATIC2013（砂型尺寸为600mm×480mm×300mm），采用一次射砂，射砂压力为0.2～0.3MPa。砂型较大的DISA造型机，如DISAMATIC2032（砂型尺寸为750mm×600mm×400mm）、DISAMATIC2070（砂型尺寸为950mm×700mm×560mm），为了使砂型紧实度更均匀，采用两次射砂，用两个射砂阀，开启时间间隔0.1～0.2s；第一次射砂时间为0.2s，第二次射砂时间为1～1.5s；射砂压力为0.4MPa。射砂后硬度可达70左右。

最早的DISA造型机，由于合型时砂型系列的移动，全靠正压模板的推动力，因此，要求砂型能承受很大的压力。除要求型砂有很高的抗压强度外，还要求采用较高的比压，故最高比压为2.9MPa。比压过高，会出现反弹性变形等问题。较新式的机器，如DISAMATIC2062、国产XZZ416都采用了AMC或PMC自动铸型同步夹持输送机，它能承担起砂型系列向前移动所需力的90%。这样主机压实缸推出正压模板向前移动推动砂型并合型时，只需承担砂型系列总移动力的10%。这样，对型砂抗压强度的要求也有所降低，而且新机型的比压可在1.0～1.6MPa范围内选择。最新的DISA280：砂型尺寸850mm×1200mm×（250～675）mm；无型芯时生产率为360型/h，有型芯时为280型/h；最大型芯质量（包括下芯框）250kg；最大浇注质量200kg/型（铸铁件）。

3.模板利用率和铸型最低抗压强度之间的关系

模板利用率U的定义（L、H的意义见图1-29）是

式中，A（图1-29中斜线部分）代表模样、浇注系统、通气道等在分型面上的投影面积。

为了防止推裂砂型，必须根据砂型抗压强度对模板利用率加以限制。型砂抗压强度高，则模板利用率可以提高。这正是垂直分型无箱造型特别重视型砂湿压强度的原因。模板利用率过高或型砂湿压强度过低，会导致第一块砂型被压碎或砂型系列推不动。简单的DISA造型线的模板利用率为40%～50%；当采用AMC或PMC系统时，模板利用率扩大到50%～60%。

图1-29　模板利用率示意图

4.模板布置原则和模板高度限制

模样在模板上布置时应考虑到：

1）要尽量提高模板利用率，同时要保证砂型抗压强度。

2）造型室底板的磨损会造成正压模板起模的困难，故形状比较复杂、起模斜度小或砂胎较高的模样，应布置在反压模板上。

3）为了获得必要的砂型紧实度和抵抗浇注时金属液的作用力，模样必须有合理的吃砂量。合理的吃砂量与模样的高度有关，可按表1-5中的经验数据选用。

表1-5 垂直分型无箱造型的吃砂量 （单位：mm）

注：X—ZZ415、X—ZZ416是我国造型机型号；（DISAMATIC2011）、（DISAMATIC2013）为DISA公司造型机型号。

图1-30 反压模板摆动曲线形成过程

1—反压模板 2—射砂孔 3—正压模板

模样高度应受以下两种情况的限制。

1）模样高度应在反压模板起模摆动曲线范围之内。模样、模板最大高度之和要受造型机结构限制，不同型号造型机的反压模板，起模后有不同的摆动曲线，如图1-30所示。如果模样过高，处于摆动曲线之外，则模样必然碰撞造型室上部边缘，把模样或机器撞坏。因此，要求模样布置低于图1-30及图1-31所示的虚线位置。

2）模样顶部不能对着射砂孔。否则影响射砂效果，而且严重磨损模样。所以射砂孔下方位置的模样高度不能只略低于摆动曲线。(www.xing528.com)

推荐：当采用标准模板厚度（20mm）时，反压模板厚度与模样高度之和应小于E（图1-30中E尺寸）。对DISAMATIC 2011型E为115mm，对DISAMATIC2013型E为135mm。

图1-31 DISAMATIC2011、DISAMATIC2013造型机模板摆动曲线

5.芯头结构和下芯方法

下芯时用手工将型芯放在下芯机（摆动式或平移式）的下芯框中，下芯框的每个芯头座钻有1～2个小孔，它与真空泵相通吸住型芯，然后下芯框摆动90°或平移至造型机台面进行下芯。此时，下芯框通以压缩空气，促使型芯与铸型结合并离开下芯框。为了确保型芯能呈直立状态稳固地留在砂型内，而不至于掉落下来，要求每个型芯的上芯头做出挂钩结构，如图1-32所示。挂钩芯头的结构形式和尺寸如图1-33所示。

由于造型节拍很短，要求下芯迅速。在一型多件的情况下，可把单个型芯芯头互相连接，变为较大型芯。每型的下芯数目一般不多于六个。当型芯少而简单时，也可不用下芯机，直接用手工下芯。

注意：挂钩芯头一定要布置在正压模板一侧，这是因为型芯只能下在正压模板所形成的型腔内。

图1-32　芯头挂钩的结构

图1-33 挂钩芯头的形式、尺寸

a）圆锥形挂钩（d=0.75D，H=1.5D） b）梯形挂钩

6.加强砂型的通气

为了避免铸件产生气孔等铸造缺陷，在铸型分型面上、芯头处及型腔四周做出通气道，从砂型的侧面上部或顶面接通大气。通气道一般宽5～10mm，深4～6mm。

7.造型室深度

造型室深度是正压模板与反压模板工作面之间的距离，即图1-34中所示的尺寸L。

造型室深度的确定原则是：防止正压模板和反压模板上模样相撞，保证紧实后型块两面型腔之间的距离≥70mm。因此模样总高度增大，造型室深度也应增加。造型室深度L按式（1-2）计算

式中 l_m———两半模样总高度，l_m=P+Q。P、Q分别为两半模样高度（mm）；

N———压实后两型腔之间的最小距离（mm），要求≥70mm；

K———砂型的压缩率。计算时K值取25%，100%；

图1-34　造型室深度与模样高度的关系

T———砂型厚度（mm）。

造型室深度决定于砂型厚度，其大小在使用中还要根据砂铁比（砂型质量/铁液质量）加以调整，砂铁比太小，型砂温度将升高。

机器的最大造型室深度C，对不同型号的机器各不相同，可参考有关机器说明书。

最新的先进方法是采用电脑控制的自动调节造型室深度，以防止两块模板相撞。