冷芯盒設(shè)備問題產(chǎn)生廢芯的原因分析及解決措施

劉 屹，楊春霞，王國強(qiáng)，姚 紅

（一拖（洛陽）鑄鍛有限公司，河南 洛陽 471004）

隨著我國工業(yè)的飛速發(fā)展，冷芯盒制芯工藝已成為鑄造行業(yè)的首選。設(shè)備廢芯問題逐漸成為各鑄造公司降低成本的核心話題.通過我公司近7年來的統(tǒng)計(jì)顯示：冷芯盒射芯機(jī)平均每臺(tái)每天生產(chǎn)坭芯400模，其中設(shè)備廢芯占總產(chǎn)量的4%左右。平均每臺(tái)冷芯盒射芯機(jī)每年因此浪費(fèi)成本高達(dá)20萬元，而該方面的技術(shù)資料相對(duì)較少，我們根據(jù)多年現(xiàn)場(chǎng)維修管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)所遇到的設(shè)備廢芯問題作一淺陋分析，希望能給各位同行帶來一定幫助，達(dá)到降低設(shè)備廢芯的最終目的。以下論述均在假定工藝正常的前提下進(jìn)行。

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)介紹

我公司有3臺(tái)MLB65-130型冷芯盒射芯機(jī)，采用三乙胺樹脂法固化，水平射砂分型，采用S-300PLC控制，目前尚未使用四開模功能，個(gè)別零件芯盒內(nèi)有氣缸帶動(dòng)的活塊。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

通過近7年的現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)顯示，設(shè)備廢芯現(xiàn)象大致分以下幾種：砂芯射不實(shí)、砂芯不固化或固化不好、砂芯缺陷、砂芯尺寸不合要求或開模后出現(xiàn)掉塊、砂芯在芯盒分型面出現(xiàn)薄片等。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：設(shè)備廢芯產(chǎn)生的原因與以下4處設(shè)備結(jié)構(gòu)相關(guān)的故障有直接關(guān)系：1、射砂單元；2、吹氣單元；3、芯盒車及下芯盒鎖緊裝置；4、工作臺(tái)與上芯盒框架。

1.1 射砂單元

射砂單元是一種通過壓縮空氣將芯砂射入芯盒的裝置（如圖2a）所示）。射筒易于拆裝，方便清潔，可防止射砂腔中芯砂凝結(jié)以致不易清理。射砂單元故障可導(dǎo)致砂芯射不實(shí)及砂芯缺陷，具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

圖1 冷芯盒結(jié)構(gòu)總圖

1）射砂壓力不足：此故障會(huì)導(dǎo)致砂芯射不實(shí)，大致有以下三種原因：

（1）密封不嚴(yán)：射砂單元密封包括射砂筒上下密封、排氣閥密封以及加砂蝶閥（或砂閘板）密封、射頭與上芯盒底板的密封等。此類問題需更換密封件排除；

（2）射砂比例閥故障：此類問題會(huì)導(dǎo)致比例閥輸出壓力與操作員面板中參數(shù)設(shè)置不符，需修理或更換；

（3）操作員面板中參數(shù)設(shè)置不合理：射砂單元的參數(shù)設(shè)置在圖2b）中操作員畫面完成。

2）砂筒粘砂及射嘴堵塞

砂筒粘砂及射嘴堵塞將導(dǎo)致砂芯缺陷。故障原因如下：

（1）射砂筒內(nèi)壁粘有大的砂塊。該問題一般是因射砂筒長期未清理所致。每班生產(chǎn)完成后將射砂筒拆下清理可減少此類問題的發(fā)生；

圖2 射砂單元

（2）部分射嘴堵塞。制芯過程中會(huì)有少量三乙胺氣體泄漏，泄漏的三乙胺氣體與射嘴內(nèi)的芯砂相遇會(huì)加速其固化，若久不清理將導(dǎo)致射嘴堵塞。在生產(chǎn)過程中每隔幾小時(shí)（具體時(shí)間視三乙胺泄露情況而定）應(yīng)清理射嘴一次，防止射嘴堵塞。

3）翻砂

此故障也是導(dǎo)致砂芯缺陷的原因之一。翻砂的原因一般是由排氣閥及排氣管路排氣不暢造成，初始原因由射砂筒上下密封不嚴(yán)及射砂筒砂網(wǎng)損壞造成，但隨著翻砂的出現(xiàn)，排氣管道內(nèi)進(jìn)砂導(dǎo)致管道孔縮小使翻砂強(qiáng)度增大。翻上去的砂亦有部分進(jìn)入排氣閥內(nèi)，加快排氣閥膜片的損壞及閥的堵塞，所以更換排氣閥膜片、砂網(wǎng)、砂筒密封后必須將管路內(nèi)的余砂清理干凈。

2 吹氣單元

吹氣單元包括吹氣小車和吹氣板、吹氣罩（見圖3、圖4）。吹氣小車驅(qū)動(dòng)吹氣罩移到設(shè)備中的吹氣位置。砂芯從芯盒中頂出后，吹氣罩移出。吹氣小車由一個(gè)帶電動(dòng)馬達(dá)的曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，可使小車在硬制導(dǎo)軌上平穩(wěn)、準(zhǔn)確的移動(dòng)。上頂芯板依靠真空吸附在吹氣罩內(nèi)，吹氣罩下部兩側(cè)的爪子可防止突然停機(jī)時(shí)吹氣板掉落。在吹氣過程中，吹氣罩對(duì)上芯盒進(jìn)行密封。上頂芯集成在吹氣罩上。當(dāng)工作臺(tái)下移時(shí)，它可將砂芯從上芯盒脫模并頂入下芯盒。

圖3 吹氣小車

圖4 帶上頂芯板的吹氣罩

在芯砂合格的前提下，砂芯不固化或固化不好的原因應(yīng)該是三乙胺的供應(yīng)問題，造成三乙胺供應(yīng)不足的原因從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示分析92%左右是密封問題：吹氣罩與上芯盒的密封是依靠吹氣罩周圍凹槽內(nèi)的密封條來完成的，但近幾年統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)效果并不理想：最多的一次一周換過3次密封條。后來發(fā)現(xiàn)吹氣罩框架及上芯盒底板長期使用后產(chǎn)生的變形也對(duì)吹氣單元的密封性能有一定影響，定期更換吹氣罩框架會(huì)取得良好的效果，據(jù)使用冷芯盒以來的維修資料統(tǒng)計(jì)顯示，更換吹氣罩框架的周期為3年左右。

此外，上下芯盒密封不嚴(yán)、三乙胺管路不通或泄漏也會(huì)導(dǎo)致供胺不足。但有一點(diǎn)比較明確：三乙胺泄漏容易發(fā)現(xiàn)，查看吹氣罩與上芯盒結(jié)合處、上下芯盒結(jié)合處周圍有無大量氨水，必要時(shí)也可采用在密封條外圍用粉筆劃線的方法確認(rèn)。如果上述現(xiàn)象經(jīng)檢查后不存在，問題則集中在氣體發(fā)生器（見圖5）。氣體發(fā)生器供胺不足檢查起來比較復(fù)雜,先用量杯測(cè)量一下胺定量泵是否定量準(zhǔn)確，若定量與實(shí)際不符，需要打開定量泵檢查膜片及定量泵內(nèi)氣缸桿與膜片相連處是否松動(dòng)或脫落；若定量準(zhǔn)確，則檢查定量泵與氣體發(fā)生器之間的兩個(gè)單向閥。判斷單向閥是否出問題有一個(gè)捷徑：把連接單向閥的管子換成透明的，觀察胺定量時(shí)管路中是否有氣泡，若氣泡稀少（大致1 s出現(xiàn)一個(gè)）則對(duì)三乙胺供應(yīng)影響不大，如果1 s出現(xiàn)兩個(gè)以上，就需要考慮更換單向閥。單向閥出問題一般是截止能力不好所至。氣體發(fā)生器過熱是導(dǎo)致單向閥損壞的主要原因，一般以氣體發(fā)生器溫度在90℃～110℃為宜。

圖5 罐供胺式氣體發(fā)生器

3 芯盒鎖緊裝置

上下芯盒鎖緊裝置結(jié)構(gòu)原理：上芯盒4角有4個(gè)固定牢固的銷釘伸入鎖緊裝置的4個(gè)銷釘孔中靠液壓系統(tǒng)鎖緊，固定相對(duì)穩(wěn)定；下芯盒的鎖緊裝置采用芯盒車上的小車鎖完成，芯盒車鎖緊裝置的結(jié)構(gòu)如圖6。

圖6 小車體

芯盒車前后兩端各有一個(gè)伸出的鎖頭用來鎖緊下芯盒，鎖頭下面是一個(gè)10mm厚的方形鋼板，鋼板用4個(gè)螺釘（螺釘直徑為φ8 mm）固定在小車體上。當(dāng)芯盒裝上后，小車快慢速的切換產(chǎn)生的強(qiáng)大的慣性沖擊，時(shí)間久了會(huì)使固定車鎖的螺釘松動(dòng)，進(jìn)而沖擊套住鎖頭的鋼板，使鋼板帶動(dòng)鎖頭及下芯盒前后擺動(dòng)，導(dǎo)致上下芯盒錯(cuò)位，錯(cuò)位的芯盒在開模時(shí)對(duì)砂芯產(chǎn)生側(cè)面的作用力，使砂芯出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象。每天更換芯盒時(shí)順便檢查小車鎖是否松動(dòng)、定位準(zhǔn)確，若有松動(dòng)及定位不準(zhǔn)確情況出現(xiàn)應(yīng)及時(shí)緊固以防止該裝置的進(jìn)一步損壞。

4 工作臺(tái)與上芯盒框架

砂芯中間上下芯盒結(jié)合處出現(xiàn)薄片，原因除上下芯盒結(jié)合不嚴(yán)之外，至今所發(fā)現(xiàn)的就是射砂完成后上芯盒隨工作臺(tái)一起下降到吹氣罩進(jìn)位置時(shí)出現(xiàn)上下開模的情況，此時(shí)由于尚未吹氣，砂芯沒有固化，設(shè)備廢芯難免出現(xiàn)。仔細(xì)研究蘇州明志公司所提供的技術(shù)資料并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況發(fā)現(xiàn)有兩種大方向可導(dǎo)致該故障：一是下降過程中上芯盒框架過慢或受阻；二是工作臺(tái)下降過快或越位（即越過吹氣罩進(jìn)的位置而直接向下運(yùn)動(dòng)，然后再返回）。要分析清楚這兩個(gè)問題，先看下工作臺(tái)和上芯盒框架局部的動(dòng)作原理（圖7）。

工作臺(tái)下降是靠液壓站大泵驅(qū)動(dòng)，由液壓比例閥和線性傳感器控制執(zhí)行的，下降速度的快慢可通過在PLC程序中調(diào)節(jié)液壓及相關(guān)參數(shù)實(shí)現(xiàn)；上芯盒框架下降是靠小泵驅(qū)動(dòng)，由液壓流量1與液壓流量2疊加控制的，液壓流量2是為防止因上芯盒框架下降過慢而與下芯盒脫開產(chǎn)生廢型刻意加上的。分析認(rèn)為：上芯盒框架下降過慢是因?yàn)橐簤毫髁?沒有疊加上所致，繼續(xù)分析下去就是電信號(hào)是否輸出到位和液壓閥及管路是否通暢的問題；如果電信號(hào)到位，液壓閥及管路通暢，就需要檢查小泵問題的流量是否有異常。小泵流量的調(diào)節(jié)由于條件限制一般是送專業(yè)維修廠家調(diào)試。至于工作臺(tái)下降過快或越位有三個(gè)原因：一是液壓參數(shù)設(shè)置不合理；二是截止閥有少量泄漏導(dǎo)致工作臺(tái)在吹氣罩進(jìn)的位置截止不住直接下行；三是線性傳感器沒有感應(yīng)到工作臺(tái)降至該位置。

針對(duì)射砂后上下芯盒開模問題，可采取以下防范措施：1）禁止非專業(yè)技術(shù)人員改動(dòng)程序參數(shù)，修改參數(shù)后應(yīng)做好相關(guān)記錄并說明詳細(xì)原因；2）保持液壓系統(tǒng)無污染；3）發(fā)現(xiàn)破損電纜立即更換；4）保持控制元件接線牢固可靠,性能不可靠的原件及時(shí)更換或修復(fù)；5）發(fā)現(xiàn)線性傳感器感應(yīng)位置與實(shí)際有小的差異時(shí)要先查明是否機(jī)械原因再做相應(yīng)調(diào)整，嚴(yán)禁上下敲擊。

圖7 工作臺(tái)線性傳感器

5 結(jié)束語

設(shè)備廢芯問題是冷芯盒射芯機(jī)降低成本的一大隱形殺手，其影響因素因設(shè)備結(jié)構(gòu)不同而變化，只要我們認(rèn)真觀察，多做對(duì)比，理論結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際來分析問題，解決起來總會(huì)有跡可尋。但更重要的還是對(duì)設(shè)備保養(yǎng)要到位，以保證設(shè)備正常工作,起到預(yù)防為主，維修為輔的良性循環(huán)，以達(dá)到降低設(shè)備廢芯的最終目的。