潮模砂與自硬砂造型工藝方案選用

姜仁華，吳殿杰（.無錫錫南鑄造機械股份有限公司，江蘇無錫　444；.機械工業(yè)第九設計研究院有限公司，吉林長春 300）

潮模砂與自硬砂造型工藝方案選用

姜仁華1，吳殿杰2
（1.無錫錫南鑄造機械股份有限公司，江蘇無錫414142；2.機械工業(yè)第九設計研究院有限公司，吉林長春 130011）

目前砂型鑄造車間最主要的鑄造方法為潮模砂（濕型黏土砂）造型工藝和自硬砂造型工藝兩大類。本文簡單介紹兩種造型工藝及裝備的應用現狀并提出針對不同材質和用途及批量鑄件生產綱領的特點，如何選擇潮模砂工藝和自硬砂工藝。

主題詞：潮模砂；自硬砂；性價比

1　鑄造車間的兩種主導砂型造型工藝

砂型造型工藝在鑄件生產過程中是關鍵工序，它直接影響鑄件的質量水平、生產成本、生產效率及環(huán)境污染程度。目前鑄造車間最主要的砂型鑄造方法為潮模砂（濕型黏土砂）造型工藝和自硬砂造型工藝兩大類［1］。

2　潮模砂造型工藝

用黏土作為黏結劑潮模砂造型方法生產鑄件，是歷史悠久的工藝方法，也是應用范圍最廣的鑄造工藝。尤其大批量的汽車發(fā)動機鑄件、農用拖拉機鑄件多采用潮模砂造型工藝；球鐵件主要產品是汽車底盤類鑄件（主減速器殼體、差速器殼體、制動器鉗體和支架）、發(fā)動機曲軸和凸輪軸等。缸體造型線主要以水平分型氣流預緊實加壓實的靜壓線。尤其是青島昆格瓦格納（青島）的KW靜壓線、德國HWS公司靜壓線等發(fā)展成熟的靜壓造型。汽車、拖拉機底盤保安件等大批量生產的中小鑄件一般采用垂直或水平分型造型，如DISA、華佩、新東、亨特和東久造型線等。上述是目前潮模砂鑄造造型工藝的最新代表，都是追求提高砂型緊實的均勻性，從而保證砂型的表面光潔，尺寸精確，內部致密性。

2.1水平分型靜壓造型工藝

大多數靜壓線都是用來生產汽車零部件的，少數是用來生產拖拉機或者其他行業(yè)鑄件的。據不完全統(tǒng)計，在國內靜壓線應有300條左右，這個數據包括KW、HWS、BMD以及濟南鑄鍛所、蘇鑄成套、保定維爾等靜壓線，并且主要應用在汽車鑄件領域。靜壓造型線在汽車鑄件生產領域發(fā)揮著重要作用并創(chuàng)造了不菲的經濟效益。

德國KW公司為國內某大型汽車鑄造廠改造了一條單主機自動造型線，用一臺靜壓造型機更換兩臺氣沖造型機，配套改造造型輥道系統(tǒng)、上箱移箱機和帶式給料機等輔機，增加兩臺鉆氣孔機。同時將電氣控制系統(tǒng)全部重新設計升級改造。采用西門子S7—400為主站，以S7—300和其他分布式I/O為從站的DP總線系統(tǒng)和WINCC視窗式監(jiān)控系統(tǒng)。電氣改造后信息顯示和實時控制畫面，以直觀的設備布置圖、設備狀態(tài)圖、工藝參數表、故障統(tǒng)計報表等實時反映設備進程，實時報警處理、故障分析統(tǒng)計（工序、條件、停車）、實時液壓壓力曲線、主機工藝參數、鉆氣孔機及氣孔參數、伺服控制參數等，做到了監(jiān)視與控制的和諧統(tǒng)一，強大的故障診斷功能提高了設備的開動率［3］。工廠技術人員僅用三個月時間就將一條雙主機氣沖造型線改造成一條國內最先進的現代化單主機靜壓造型線，生產節(jié)拍穩(wěn)定在每箱36 s水平，8 h班產量超過700箱，創(chuàng)造了很好的經濟效益，并為我國舊造型線的改造升級提供了寶貴的的經驗。

德國HWS公司為某鑄造廠設計的一條多功能靜壓造型線。該造型線的最大特點是既可以生產鑄鐵件和鑄鋁件，又可以使用兩種不同高度的砂箱。

該線采用單臺靜壓造型機造上、下型。生產鑄鐵件時，合型后的砂型在鑄工帶A段進行澆注，澆注后的砂型由過渡轉運小車運送到鑄鐵專用冷卻段B和C進行冷卻。

生產鑄鋁件時，主機使用鑄鋁件專用型砂造型。下芯合型后砂型由過渡小車運到供鑄鋁件澆注冷卻鑄工帶，在此進行澆注冷卻，然后進入落砂通道落砂。由于鑄鐵件和鑄鋁件造型的型砂性能不同，通過不同通道落砂的兩種舊砂分別返回到各自獨立的型砂制備系統(tǒng)。

2.2水平分型無箱造型線

早在上世紀80年代，國內以無錫華佩機械為代表的水平分型脫箱造型線就已研制成功并投入市場。經過改進創(chuàng)新，已具備10多項專利，成為具有知識產權的高科技產品。已有用戶使用證明，該技術日趨完善，砂型緊實度高，設備工作可靠。目前已提供XZ42系列砂箱尺寸最大達800mm×630mm.該設備具有如下特點：采用射砂加模板壓實；采用十字穿梭機構雙工位機外不停機下芯；可以不停機或極短停機時間內更換模板及結構新穎的壓鐵夾緊裝置。

“XZ42系列造型線”總體技術性能已達到國外同類產品水平，其極佳的性價比已得到中小鑄件廠商的青睞。

北京某鑄造公司采用XZ427造型線生產冰箱壓縮機鑄件，砂箱尺寸650mm×560mm×150/150mm，每天雙班20 h連續(xù)作業(yè)，日產1 400型以上，鑄件合格率達95%以上。

河南西峽某排氣管廠采用XZ42-6556A造型線，砂箱尺寸650 mm×560 mm×160/170 mm，為汽車廠專業(yè)配套生產發(fā)動機排氣管。

山東臨沂某鑄造公司采用XZ42-6556H造型線生產各種汽車鑄件，砂箱尺寸650 mm×560 mm× 160/170 mm.

江蘇南通某球鐵公司采用XZ42-6556A造型線，砂箱尺寸650 mm×560 mm×200/200 mm，班產450箱，最好鑄件合格率達97%以上。

青島新東機械和天津亨特爾兩公司的水平分型脫箱射壓造型線分別引進日本新東和日本東久主機設備及技術，分別配以輔機后向全國銷售，已達到降低設備投資目的。

2.3垂直分型無箱造型線

垂直潮模砂造型線以高速、優(yōu)質、高可靠性、高成本效益型生產及優(yōu)良的工作環(huán)境在國內大批量高精度的鑄件生產得到首選。

垂直分型造型線與水平分型造型線相比較，兩者都有組成簡單的優(yōu)點。但與垂直線相比，水平分型還有如下優(yōu)點：水平分型下芯和下冷鐵比較方便；水平造型時，直澆口與分型面垂直，模板面積有效利用率高，而垂直線的澆注系統(tǒng)位于分型面上，模板的面積利用率小；垂直分型時，如果模樣高度比較大，模樣下面的射砂陰影處緊實率不高，而水平分型可避免這一缺點；水平分型時，鐵水壓力主要取決于上半型的高度，較易保證鑄件質量。

但是水平造型線比垂直造型線的生產率低，另外水平造型線上需要配備壓鐵設備，取放合箱的裝置，所以，比垂直線的生產線復雜一些。

相比水平分型等造型方式，DISA垂直造型優(yōu)點是生產效率高、生產成本相對較低、設備維護相對簡單、鑄件尺寸精度高、一致性好，且受人為因素影響相對較低。截止2013年僅DISA MATCH的雙面模板的垂直分型造型線在中國已銷售100臺。圖1是典型布置圖。

1-雙模板造型線主機；2-澆注和冷卻段；3-密輥膠帶鑄型輸送機；4-落砂滾筒；5-舊砂膠帶輸送機；6-破碎滾筒；7-斗式提升機；8-舊砂儲存斗；9-轉子混砂機；10-松砂機；11-型砂輸送膠帶機；12-鑄件輸送系統(tǒng)。圖1　垂直分型射壓造型線布置示意圖

垂直造型線的缺點是工藝多樣性略差，不適于生產形狀非常復雜的鑄件，同時型板尺寸受限，無法生產大件，對于那些多品種且訂單數量少、產品要求不高的鑄件，無成本優(yōu)勢。

垂直造型線適合大批量小件為主的鑄造廠，并且材質種類相對集中，砂芯組合不超過3個的鑄件可以規(guī)劃在一條垂直分型無箱射壓造型線上生產，熔化能力需要相應匹配，才能發(fā)揮垂直分型無箱射壓造型線生產效率高的優(yōu)點。應根據大批量小件生產的特點，配備多臺熔化爐，單臺熔化爐一般為2 t～6 t（2 t爐1 h出完，熔化能力有限），按照垂直分型無箱射壓造型線生產效率計算可設計多臺熔化爐，這樣可方便地切換不同的鑄件生產，從而提高生產效率［4］。

垂直分型無箱射壓造型線還必須設計足夠長的冷卻段。因為垂直分型無箱射壓造型線造型、澆注快速，若沒有足夠長的冷卻段，就不能保證鑄件在開箱前充分冷卻，從而導致鑄件材質不穩(wěn)定［4］。

垂直造型對型砂性能要求很高，需要配套高質量的混砂設備來匹配型砂需求量和質量要求［4］。

DISA公司和保定維爾的垂直分型射壓造型線生產率達500型/h，但造型線生產率與鑄造車間的配套能力和管理水平關聯度很大，另外還要根據鑄件參數和生產綱領以及投資額度來選擇。

上述現代化造型線其共同的基本特征是液壓傳動、集中泵站、大量采用了伺服控制系統(tǒng)、兩級電控系統(tǒng)等。一條完整的現代鑄造生產線，一般包括主機、輸送帶、自動下芯裝置、澆注機、舊砂冷卻器、混砂機、機械手及計算機智能化控制系統(tǒng)。

總之，潮模黏土濕型砂的地位仍是其他造型材料無法比擬的。近年來潮模砂砂處理設備的研制、開發(fā)及實際應用等方面有了長足的進步，從國內目前的砂處理系統(tǒng)設備的改進升級，我們看到了國外先進的砂處理工藝和技術的導入，針對傳統(tǒng)的砂處理流程的“破碎篩分、測濕增濕測溫增濕冷卻、配料終混檢測的三步曲”，國內鑄造工作者如常州法迪爾克對大批量流水作業(yè)的砂處理工藝進行大量的研發(fā)投入，根據砂處理“冷卻、混砂、檢測三要素”成功研制出系列新型RFD多功能雙盤冷卻器、MXC變頻冷卻混砂機/RTM變頻混砂機、RTC型砂在線檢測儀等集約節(jié)能型現代裝備，這就為改變原本采用傳統(tǒng)“三步曲”工藝的生產企業(yè)實現工藝優(yōu)化改革提供了更新的理念與合理化的布置。其特征是變“三步”為“破碎篩分、測濕增濕測溫增濕冷卻和配料混制檢測兩步曲”，布局緊湊、工藝過程合理，廢品率降低90%，膨潤土費用節(jié)省50%，節(jié)省電能12%。現在汽車鑄造業(yè)加速鑄造濕型砂處理工藝設備的改進及創(chuàng)新的速度，將高性能、高精度、高效率、低成本、智能化作為濕型砂處理工作的理念已經付諸實施［5］。

3　自硬砂造型工藝

3.1自硬砂造型工藝現狀

自硬砂鑄造工藝常指包括所有依靠自身化學反應內熱或脫水而固化砂型的鑄造方法。一般來講樹脂自硬砂（呋喃類、堿酚醛類、聚異氰酸酯即PEP SET類）、水玻璃自硬砂類以及近幾年發(fā)展的有機酯水玻璃砂型等等。

自硬砂工藝主要用在大中型鑄件且多品種小批量性質的機床、核電、發(fā)電、冶金、化工、礦山、船舶和風力發(fā)電的大型高端鑄件，其中構件包括機床床身、風電裝置葉片的輪毅、齒輪箱、機械臺架和底座構件。

據不完全統(tǒng)計，到目前為止，國內大陸包括臺灣等地約有千余家鑄造廠家（點）采用自硬砂鑄造工藝，其經濟效益和社會效益非常顯著。相當多鑄造廠家以風電及機床等高端大型鑄件為切入點，以強調節(jié)能及提高能源效率，以綠色鑄造的環(huán)保精益生產，以一個全新的自硬砂鑄造新概念出現在鑄造界人士面前。

隨著我國鑄造工藝技術的發(fā)展以及產品檔次水平的提高，目前自硬砂工藝生產所占鑄造行業(yè)的比重越來越大。據不完全統(tǒng)計，截至目前，國內各行業(yè)自硬砂工藝生產鑄件比例如表1.

表1　目前國內自硬砂鑄件在鑄造行業(yè)的采用比例（%）［7］

3.2自硬砂鑄造及裝備智能化技術

伴隨自硬砂工藝的大面積采用，目前國內自硬砂鑄造工藝及裝備的發(fā)展應用已大大超過國外并具有領先趨勢，尤其是近幾年來我國風電、鐵路及鑄鋼制造行業(yè)的科技創(chuàng)新推動了國內自硬砂行業(yè)及技術的全面提升。隨著各種新型樹脂及固化劑相繼研發(fā)，各種自硬砂新技術不斷用于生產，如改性呋喃樹脂、酯硬化水玻璃法、堿酚醛法、PEPSET工藝、水玻璃砂熱法焙燒再生、大型連續(xù)混砂機、大型振實臺、大型翻轉起模機、振動落砂破碎除塵輸送一體機以及大型落砂機等。與此同時，鑄件凝固模擬技術、鑄型設計、砂溫調節(jié)、再生過程參數檢測控制與自動顯示及樹脂智能化系統(tǒng)等新技術先后用于自硬砂生產中。另外，可編程序控制器用于自硬砂混砂造型及舊砂再生工藝參數最佳化配套應用；加上準時化（just in time）、智能化、物聯網等概念引入自硬砂造型圈的生產管理，都給自硬砂鑄造工廠的工藝、設備和管理以新的內函。

3.3三套圈鑄造高速自硬砂造型線

隨著企業(yè)對高品質鑄鋼件的需求越來越高，對鑄件供貨周期要求也越來越高。目前的地面造型在某種程度上有一定的局限性，不能滿足鑄件的工藝和工期要求。并且人工成本高，產品穩(wěn)定性不高，使用環(huán)境惡劣，操作也不理想。一種高速及智能化環(huán)保節(jié)能的高速三套圈高速自硬砂造型線系統(tǒng)已研制成功。

采用智能化的檢測和控制元器件來保證三套圈高速造型線的工藝技術條件和動作要求以便提供一種模塊化、低能耗、布置簡潔、智能化控制的半自動自硬砂造型線以對混砂質量、硬化時間、起模精度、硬化速度、合箱精度進行控制，合理準確地控制時間、溫度、精度。可以柔性化地應用在呋喃樹脂、堿酚醛樹脂和酯硬化水玻璃砂工藝的鑄鋼、鑄鐵和有色合金件的鑄造生產。適用于各種規(guī)模的新建鑄造車間和老車間的工廠改造。

三套圈鑄造高速自硬砂造型線的概念是三個輥道圈套在一起，環(huán)扣環(huán)（也可以多環(huán)相扣）見圖2所示，在轉運處采用先進的十字變軌升降轉運輥道技術取代傳統(tǒng)輥道轉運小車，使來自不同方向或待轉運至不同方向的輸送物交替輸送，不干擾，起到一個十字互通的概念，圍繞此技術，可實現多套圈等多種高速、高效造型圈。實現高效率、占地少，投資少目標。圖2為某車輛廠酯硬化水玻璃搖枕側架三套圈高速造型線布置圖。

3.4大型化自硬砂鑄造裝備的運用前景

3.4.1某企業(yè)大型半自動造型圈

圍繞先進的自硬砂工藝以及無錫錫南鑄造機械有限公司的大型自硬砂裝備和美國應達公司大型中頻爐等先進設備應用于某鑄造有限公司鑄造流程的各個環(huán)節(jié)，體現了目前國內外自硬砂裝備制造技術的領先水平。在造型制芯過程中，大型環(huán)保節(jié)能型80 t/h大噸位連續(xù)式混砂機和大型振實臺（長6 000 mm×寬5 000 mm），在保證高的造型精確度和砂型強度基礎上，可使每噸合格鑄件節(jié)省近千元成本。先進的熔煉工藝及孕育球化工藝的采用可嚴格保證高端鑄件的熔化質量并使鑄件成本大大降低。特別是自硬砂再生處理過程中除塵技術的設計和集散式自動控制系統(tǒng)選擇，明晰清潔的車間環(huán)境，優(yōu)良的再生砂質量及高的鑄件清整質量在國內風電自硬砂鑄造行業(yè)處于領先水平。車間造型制芯區(qū)劃圖見圖3.

3.4.2青島某公司大型鑄件自硬砂半自動造型線

1-連續(xù)混砂機；2-振實臺；3-變軌輥道；4-翻轉起模機；5-傾轉流涂機；6-表干爐；7-翻轉合箱機；8-吊掛式機械手；9-輥道轉運車。圖2　某廠酯硬化水玻璃搖枕側架三套圈高速造型線

目前，我國大部分自硬砂鑄造企業(yè)，不論在手工地面造型或輥道造型圈生產線多數仍遵循著傳統(tǒng)的起重機吊件輸送作業(yè)方式。部分有改造成為懸掛吊箱式結構。但大型工件的翻轉主要靠人工與天車配合完成，而這種方法人工強度高，操作安全性差，由于翻轉速度的不均勻極易破壞工件，造成工件報廢，而且效率很低；或采用地面翻轉機構翻轉，地面翻轉必須牽涉到土建，投資大且占有固定作業(yè)面積。

大型起模翻轉多功能機械手的研制投產則是鑄造向柔性化、精密化、智能化發(fā)展的必然趨勢。如無錫錫南鑄造機械股份有限公司根據鑄件高端化大型化發(fā)展趨勢而研發(fā)的60 t大型起模翻轉流涂機械手采用了新穎的機械結構和雙缸雙鏈式同步技術，采用先進的機電液一體化技術，檢測傳感技術，通過中央控制器程序控制實現自動或半自動操作。能完成大件造型的砂箱抓取、起模、翻轉、工位轉送，精確定位、合箱等多道工序。大大提高了造型制芯的生產效率，減輕了工人的勞動強度。為大型鑄件造型提供了優(yōu)良的機械裝備。有廣闊的應用前景和較大的經濟效益。圖4為無錫錫南鑄造機械股份有限公司研發(fā)的大型起模翻轉流涂機械手在青島某公司的安裝示意圖，該裝置已申獲國家發(fā)明專利。

1-60 t/h制芯連續(xù)混砂機；2-80 t/h造型連續(xù)混砂；3-造型振實臺；4-機動輥道；5-轉運車；6-制芯振實臺；7-機動輥道；8-轉運車；9-吊掛式起模翻轉合箱行走起重機。圖3　某鑄造公司大型半自動造型圈造型制芯區(qū)劃圖

1-固定機架；2-升降裝置；3-導向架；4-升降架；5-夾緊翻轉裝置；6-移動車。圖4　大型起模翻轉流涂多功能機械手在青島某公司安裝示意圖

圖5為該裝置處于工作狀態(tài)情況。

圖6為大型起模翻轉流涂機械手和面背砂子母式混砂機在青島某公司的安裝示意圖。

在圖6所示的裝置中，將兩臺連續(xù)混砂機布置成一種子母式上下疊加形式，通過操作這種裝置同時獲得面砂和背砂，從而滿足造型、澆注和落砂時能夠對貼近模型的面砂和遠離模型的背砂砂型的不同工藝要求。

圖5　大型起模翻轉流涂機械手的工作狀態(tài)

圖6　大型起模翻轉流涂機械手和面背砂子母式混砂機在青島某公司的安裝示意圖

面背砂混砂工藝采用面砂和背砂兩種黏結劑種類和不同加入量來保證面砂既能抵抗高溫鐵水又能保證良好透氣性能，保證背砂具有一定強度又能保證落砂潰散性，總之面背砂混制工藝的關鍵性能是保證再生砂的燒灼減量。

3.5基于物聯網技術的鑄造裝備研制系統(tǒng)

目前裝備制造業(yè)普遍面臨市場競爭大、創(chuàng)新應用不夠、成本投入大、客戶維護壓力大等問題，成為影響國內裝備制造轉型升級的主要矛盾，裝備制造商的生產質量、效率、成本的問題，也影響了客戶的生產質量、效率、成本，同樣也影響了客戶的市場競爭。因此，如何對質量、效率、成本進行優(yōu)化提升，進而帶動行業(yè)以及產業(yè)上下游良性循環(huán)，實現產業(yè)升級，已成為行業(yè)有擔當企業(yè)的當務之急。

作為國內鑄造機械行業(yè)的領軍企業(yè)，錫南鑄機一直致力于結合計算機技術、自動控制技術、信息化應用技術，提高鑄造裝備的設計、制造、運行及管理水平。2013年，錫南鑄機開始建立鑄造裝備遠程智控系統(tǒng)平臺—“基于物聯網技術的鑄造裝備遠程智控項目”正式啟動。項目通過針對鑄造裝備行業(yè)開發(fā)的專業(yè)性遠程智控系統(tǒng)平臺，通過物聯網技術對售出鑄造機械裝備系統(tǒng)進行實時的運行數據動態(tài)遠程監(jiān)控，實時數據系統(tǒng)：系統(tǒng)采用百度地圖，在地圖上顯示客戶及內含設備的運行狀態(tài)及相關運行數據。設備運行監(jiān)控：通過交互界面動畫及數據的顯示，對鑄造裝備的實時數據監(jiān)控，了解用戶在線設備的主要運行參數及報警狀態(tài)、各管道的相關參數、系統(tǒng)運行模式、設備連接狀態(tài)等。數據分析系統(tǒng)對來自歷史數據庫中的數據進行分析，把存儲在歷史數據庫的大量數據中的信息集中、萃取和提煉出來，以找出所研究對象的內在規(guī)律。通過數據報警系統(tǒng)，用戶可以看到有關報警消息的所有重要數據，并提供歷史報警瀏覽界面和AlarmReport界面，按時間順序和優(yōu)先級顯示事件。同時還有實時報警瀏覽界面，允許操作者識別設備最新情況，確定事件之間可能存在的關系，找出錯誤的源頭。通過云計算+大數據技術對所有客戶的遠程數據進行分析、預報、及時發(fā)現故障尤其是突發(fā)故障先兆，迅速做出反應，實時給予決策支持并實施自動監(jiān)控，為鑄造機械裝備系統(tǒng)正常運轉以及全面生產提供安全保障；幫助企業(yè)從傳統(tǒng)生產制造到行業(yè)性服務型轉型排兵布陣，形成產品設計、知識產權、技術服務等行業(yè)優(yōu)勢，實現傳統(tǒng)制造企業(yè)“互聯網+”的應用示范和產業(yè)升級。

4　潮模砂工藝和自硬砂工藝的選擇

4.1鑄件品種及生產規(guī)模及投資估算

潮模砂（濕型黏土砂）造型工藝和自硬砂造型工藝各有獨自應用領域。對于大批量流水生產的鑄件諸如汽車拖拉機工程機械行業(yè)型砂工藝首選潮模砂工藝，而對于多品種小批量的大中型鑄件諸如機床、風電、核電、煤礦、鐵路、泵閥、兵器、船舶等等，自硬砂工藝有明顯優(yōu)勢。自硬砂工藝與普通潮模砂工藝相比，具有環(huán)保、節(jié)能及減排優(yōu)勢。從經濟效益，社會效益來看，都已得到證明。但是潮模砂尤其是靜壓造型工藝在國內以汽車拖拉機等行業(yè)為主的鑄造車間得以普遍應用，足以證明其不可替代的作用。

綜上所述，如何選擇型砂工藝主要依據鑄件品種、年生產綱領來考慮。其他諸如鑄件質量要求、綠色環(huán)保、節(jié)能排放那是鑄造門檻的苛刻要求，必須遵循的原則。

以合理生產綱領為基準點，也就是從兩種工藝都能接受的年鑄件產量來比較，自硬砂工藝選擇的生產規(guī)模及設備投資比較如表2，潮模砂工藝選擇的生產規(guī)模比較如表3和潮模砂造型線造型機數量選擇及投資如表4.

如某柴油機企業(yè)年產10 000臺重型卡車柴油機缸體、曲軸、凸輪軸毛坯。如果采用潮模砂靜壓造型線，則設備負荷率就顯得很低。如果采用自硬砂如PEPSET工藝就比較合適。

又如某泵閥行業(yè)的殼體鑄鋼件年產5 000 t～10 000 t，車間面積在6 000～12 000 m2左右，采用酯硬化水玻璃或堿酚醛樹脂自硬砂工藝比較合適。但是對于某些鑄造企業(yè)由于其技術儲備，可能有其他工藝選擇。

4.2潮模砂造型與自硬砂造型鑄件成本及性價比

以10000萬臺重卡柴油機缸體為代表產品，砂箱尺寸大于1200mm×800mm，生產率15型/h～25型/h為基準進行型砂成本及性價比計算，如表5.

綜合以上對比：樹脂砂比潮模砂噸鑄件型砂成本低1 434-1 372=62元。潮模砂工藝和自硬砂工藝相比，在生產綱領匹配情況下采用樹脂自硬砂生產線工藝是很可靠且節(jié)省的選擇。

表2　自硬砂工藝的生產規(guī)模及設備投資比較表

表3　潮模砂造型生產線最低年產量和生產率推薦表

表4　潮模砂造型線造型機數量選擇及投資表

表5　潮模砂造型與自硬砂造型型性價比較

5結　論

PEPSET、呋喃樹脂砂、堿酚醛樹脂砂以及酯硬化水玻璃等自硬砂工藝生產組織較靈活，可根據生產批量的大小，可組成各種柔性高速造型線進行生產。它的最大特點是節(jié)約工裝費用，設備簡易，占地面積少。濕模砂設備投資大，占地面積大，工藝也比較復雜，對中大型鑄件來說，自硬砂工藝不僅僅因為自硬特性和良好的潰散性，減少了造型、修模和鑄件清理的勞動強度，節(jié)約能源和時間，提高生產效率和場地的利用率；加上鑄型強度高，鑄件的精度提高，尤其操作環(huán)境好等優(yōu)點，都是大中型高端鑄件生產首選。

但對重量小于200 kg以下的小鑄鐵件，尤其是有一定批量的小鑄件而言，與濕型砂工藝相比，自硬樹指砂工藝并不具備優(yōu)勢，體現在型砂成本、生產效率方面，這是自硬樹脂砂工藝特性決定的。第一，樹脂砂屬于“高價”砂，按樹脂加入量1.2%，砂鐵比3和呋喃樹脂目前的市場價格，一噸鑄件僅樹脂成本就達到800多元，年產10 000 t鑄件樹脂的消耗為800多萬元。第二，與濕型砂造型線相比，樹臘砂的生產效率“較低”。樹脂砂的硬化時間根據PEPSET工藝、堿酚醛樹脂砂、呋喃樹脂砂及酯硬化水玻璃砂的硬化速率，一般在2 min～30 min左右，再加上起模，上涂料，合箱等工序，整個周期最快也要近1 h，而潮模砂造型線一分鐘能生產幾十或上百型，在工藝保證的情況下，生產的鑄件尺寸精度和表面質量與樹脂砂鑄件相當，青島特種車廠用潮模砂靜壓造型線生產后橋殼體的鑄件尺寸精度達CT9 10，表面質量高，最大鑄件達300 kg.但也不否定柳州工程機械采用呋喃樹脂砂或和CO2水玻璃工藝生產B級鋼工程機械后橋的成功事實。

總之鑄造企業(yè)采用自硬砂生產線僅是企業(yè)提高競爭力和產品質量的一個方向，但樹脂自硬砂工藝畢竟是一種生產工藝，企業(yè)最核心的競爭力是產品和產品質量，無論從成本還是生產效率方面考慮，樹脂砂工藝僅適用多批量小批量的中、重大型鑄件的生產。

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1674-6694（2016）02-0056-08

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.02.018

2015-10-29 作者簡介：姜仁華（1984-），男，學士，工程師。