两条静压造型生产线的后评价

胡长青，季利群

（内蒙古第一机械制造集团公司十分公司，内蒙古 呼和浩特 010000）

静压造型技术的实质是“气流预紧实+压实”，有以下优点：可以用于生产薄壁、尺寸精度高、形状复杂的铸件，铸型轮廓清晰，表面硬度高且均匀，拔模斜度小，型板利用率高，工艺装备磨损小，铸型表面粗糙度低，铸型废型率低。设备生产率、自动化程度高，工人劳动强度低的特点，是一种适用性极好的造型工艺。因此，是目前最新、最先进的造型工艺之一，并已成为当今汽车铸件生产的主流造型工艺。国内外发动机缸体、缸盖等铸件的生产普遍采用静压造型工艺。

造型线主要组成：由造型、下芯合箱、浇注、冷却、落砂五个区段组成。含静压造型主机、全套辅机、铸型输送机、电控液压系统及砂箱、型板等工艺装备。造型线辅机主要有捅箱机、分箱机、提箱、移箱机、翻箱机、清扫机、合箱机、紧箱及松箱装置、钻气眼装置、铣浇口装置等，完成全线辅助工序。铸型输送机主要有转运车、传送推杆、缓冲推杆、台车及定位装置等，用于铸型、砂箱的自动循环输送。

1 生产线概况

根据两条生产线使用砂箱尺寸、规格，为叙述方便称为大线和小线。

1.1 大线主要技术参数

砂箱内尺寸：1600mm×800mm×350mm/350mm；

生产率：45整型／h，HWS进口单主机，主机型号EFA-SD6；

下芯工位：8个；

浇注工位：12个（预留自动浇注机位置）。

主机进口、辅机为苏州铸造机械有限公司生产，2007年2月试生产，厂房为专门按造型、冶炼、砂处理、制芯、铸件后处理等工部的工艺要求设计的新厂房，江阴三铸机配套砂处理设备。

生产铸件：北方奔驰载重汽车球墨铸铁件（以桥壳为主）。

1.2 小线主要技术参数

砂箱尺寸：800mm×650mm×260mm/260mm；

生产率：60整型/h，HWS进口单主机，主机型号EFA-SD4；

下芯工位：8位；

浇注工位：10个（人工环型吊浇注）。

主机进口、辅机为济南铸锻所设计制造，2006年底试生产，厂房为旧厂房改造，砂处理也由济南铸锻所设计安装，混砂机单独选用了常州迪砂TM240-90单台混砂机。

相比于国内其他铸造企业，如汽车铸件生产企业，发动机铸件制造生产企业应用静压造型技术进行设备改造，我公司只能算是后来者，方案论证前我们对国内同行做了比较详细的调研，尤其对工艺流程、设备设施、关键设备、电气、液压器件的选型等都进行了多次优化，充分借鉴调研厂家的经验，总体感觉是：静压造型技术已经在国内运用较为成熟，像一汽、潍柴等铸造厂都已经过两三轮以上的改造，积累了相当的经验，已逐步走向成熟，尤其是国内配套的生产线辅机、电控、液压系统都有了长足的进步，整线的可靠性、开动率越来越高。现在回过头来看，当初我们选择进口主机、辅机国内配套的方案是完全可行的，为企业节约了大量的资金，达到了预期的使用效果。这一模式也被近年来许多同行企业广泛采纳。

2 生产线主要设备评价

我公司两条生产线都已经过4 a以上实际生产使用的考验，总体运行情况良好，投产不久达到了设定的生产率，之所以选择现在来作评价，主要是考虑到有些设备设施的使用在短时间内不能完全反映真实状况，需要一个恰当的时间段，4 a的使用时间段设备上出现的问题应该有一定的代表性，可以说明一些问题。巧合的是我公司两条线分别由苏铸和济南所提供，可以在一定程度上代表国内铸机企业现阶段自动线设计制造的技术水平，文中有涉及两家上设备比较的部分，绝不是比较孰优孰劣的目的。尽可能提供一些实际数据供同行在前期上线准备工作中参考，共同提高我们行业的装备水平。

2.1 落砂机

小线落砂机台面尺寸偏小、振击力偏小，台面尺寸800mm×4000mm，主要问题是在正常造型节拍内不能将型砂破碎落下，有近30%未破碎砂块随铸件输送鳞板被带走，由于台面偏窄型砂外溢，增加了额外清理工作量。大线落砂机使用正常，更换过台面格栅，属正常磨损，使用8个月左右时本体出现过开裂，重新焊接后正常使用至今。

2.2 捅箱机

小线落砂捅箱采用上捅箱方式，捅头由砂箱顶部向下运动将砂胎顶出，使用4 a运行正常，未换过部件，使用3 a后两根导向杆表面局部拉毛，驱动油缸状态正常。

大线捅箱采用下捅箱方式，捅头由砂箱下部向上运动将砂胎顶出，由于在捅头平面1600mm×800mm范围内布置了两根导向柱，三个驱动油缸，其相应的支撑机构的安装过于集中，支撑底座几乎成为一钢结构的平板，散落砂无法及时下落，形成堆积，虽每班工作前都进行人工清理，但设备运行过程中堆积的散落砂无法清理，造成导向杆、油缸杆及密封经常损坏，已多次更换油缸及导向杆，平均使用寿命只有半年左右，且损坏都是以密封元件的破坏开始，加上检修空间小，不能及时处理，造成漏油严重，设备设计厂家应在此处多予考虑，使结构更加合理，相比较于HWS主机的模型顶升机构，二者使用环境相似，机构也相近，可以看出HWS主机顶升机构的支撑结构是充分考虑了散落砂对驱动油缸和导向杆的不利影响（如图1），专门设计了有效的下砂通道，不易发生工作过程中散落砂堆积磨损油缸杆、导向杆的问题，因此同样的工作使用时间，该机构的导向杆表面、油缸杆表面及密封都保持着良好的状态，没有修理过，这也是铸造设备有别于其它行业设备的一个显著特点：一定要在设计上充分考虑设备的工作使用环境，这些不是能在制造厂装配线上进行几千次动作试验能试出来的。这也正是我们与国际著名厂商存在的最大差距。对于捅箱机，设备用户如没有工艺或其他方面的特殊要求，个人认为，捅箱机采用上捅箱方式更可靠些，因为处理一次这样的故障需进行大的拆卸，最少要停一个班次，会给生产线正常运行带来很大影响。

2.3 台面清扫机

台面清扫机设备机构不算复杂，主要要保证清扫的效果，清扫效果不好会使台面粘砂累积，可能导致合箱后砂型产生变形，小台面尺寸使用效果容易保证，大台面由于清扫板（刷）使用中的磨损不易长期与台面保持合理的距离，清扫效果较差，需要经常调整，机构上应该考虑增加一个清扫板向下的动作，回程时抬起，使清扫板前进时始终保持对台面有一定压力，以保证较好的清扫效果。

2.4 钻气孔机

我公司两条线的钻气孔机都是在使用不久多次发生故障经修理没有从根本上解决问题的情况下被搁置不用的，主要原因是设备工作环境差，钻气孔的导向杆等运动部件长期在散落砂中埋着，如图2所示，设计上没有充分考虑散落砂对设备的影响，修理、保养空间不合理，钻头行走机构运行故障频率高，一旦发生故障进行修理需将砂箱吊起，全线停机，多次修理后未能彻底解决，只能改用人工扎气孔。目前采用的机构设计不适应工作环境，可以说是辅机中故障最多的设备。

图2 钻气孔机的导向杆等运动部件

2.5 其他辅机设备

如翻转机、过渡车、自动下芯机、合箱机、分箱机等在使用中均正常，修理也只是更换易损件，故障率在正常范围内。

2.6 全线液压系统

两条线均采用集中式液压站，为进口主机和国产配套辅机提供液压动力，液压站的关键部件如泵、调压溢流阀采用力士乐、威格士产品，其余液压辅件大多选用国产元件，几年的使用表明：这种配置是完全能满足生产线设备要求的，可以这样说，济铸和苏铸已掌握了造型线液压的关键核心技术，需要说明的是我公司大线液压站的4台液压泵的进油口没有设置过滤器，油箱的油液直接进入泵体，厂家这种设计是出于减少进油阻力的考虑，但液压站油箱在使用两年后进行的清洗保养中发现了油箱底部有少量铜粉末，由此看来这种设计还是存在一定隐患的，小线液压站每台泵的进油口都配有过滤器。从每半年进行一次过滤器的检查清洗操作中也可以看出滤芯的污染程度还是比较严重的，因此，进油口设过滤装置还是有必要的。

2.7 全线液压元件的渗、漏油情况

对于静压造型线这种大型集中式液压系统存在的问题，从我们上线前期的调研中了解到的情况来看，主要有各种油路接口处的渗、漏，油泵、液压缸的渗、漏，液压阀块由于加工精度差，密封件质量差，密封形式不合理等引起的渗、漏等。另外由于使用维护、保养不当出现的液压油质污染也较普遍，有的甚至非常严重，这些情况引起了我们的高度重视，一是在设计配置上一定要保证所有元件的可靠性、合理性，二是使用中严格按要求操作维护，真正做到防患于未然。

由于我公司在上线论证时比较重视这一环节，对采用的液压元件，如各种比例换向阀、重要油缸、节流调速阀、调压阀、插装阀等要求使用力士乐、派克产品，甚至对各种管接头、液压胶管、密封件都作了具体品牌的指定，因此使用情况良好，只在少数部位出现了渗、漏现象，经紧固、更换密封元件处理后得到解决，尤其是小线除了三次因浇注时跑火烧断定位油缸油管造成异常失油以外，液压系统渗漏损耗油量很小，运行四年只补充了很少的液压油，大线捅箱机渗漏较严重。总体来看，国内配套的液压系统在油温控制、压力流量稳定性、油液清洁度等方面使用效果上是有保障的，完全能够满足造型自动线的要求。

2.8 电气控制系统

由于HWS主机采用西门子PLC控制系统，配套辅机主机无更多选择，也采用西门子产品，由于这几年网络总线技术在工业控制领域的广泛应用，大大增加了电控系统的可靠性。使用中电控系统未出现大的问题，国内配套的辅机控制程序的设计较成熟，两条线的运行稳定，使用正常。

3 总结

近几年来，随着国家大力振兴装备制造业，节能减排等产业政策的调整，国内许多铸造企业纷纷采用静压造型技术提升制造水平和铸件产能，在短时间内有几十条自动线相继投产，这些企业里有一大部分与我们一样，是第一次接触静压造型生产线设备，缺乏自己的使用经验，在规划设计时，不可能提出太多有针对性的要求，在生产线厂房设计，布线流程，设备选型，配置等方面或多或少地留下了不足，给投产后的生产组织，设备维护、设备可靠性、开动率等多方面造成了非常大的影响，有些企业出现了投产使用时不长，又开始完善改造的情况，给企业的综合效益带来非常大的影响。应该看到：自动化造型线的建设是一项复杂系统工程，涵盖了许多内容，生产线的可靠性取决于组成生产线的每台设备的可靠性。任何一台设备的停机检修都会造成全线停产。上线前进行的规划、设计、准备工作非常重要，应该予以高度重视。

［1］胡必超，焦振功，黄江斌，肖林.HWS静压造型线液压系统分析［J］.铸造设备研究，2004（2）：3-5.

［2］贾瑛.黏土砂铸造造型线的选用与生产维护［J］.铸造设备与工艺，2010（1）:10-14.