煤气加热热芯盒工装主要应用问题研究

摘要

铸造工艺装备作为“铸造之母”，其在铸造生产过程中的重要性可见一斑。热芯盒作为铸造工艺装备的核心，更是制作砂芯的关键，它不仅是制得各类砂芯从而得到铸件的前提，并且其“遗传性”对铸件的尺寸精度、表面粗糙度甚至一些铸造缺陷(起皮夹砂等)都有着直接的关系。
　　 在我厂的铸造生产中，作为气缸体重要组成部分且结构最为复杂的水套砂芯，其制芯工艺采用的热芯盒法制芯，加热固化方式采用煤气加热。由于水套芯的砂芯质量对气缸体的后续生产和使用过程中起着至关重要的作用，而水套芯的砂芯质量又直接取决于热芯盒工装的工况，因此本课题针对具体问题，选取了影响水套芯热芯盒工装的实际工况的诸多因素进行了具体的研究分析。
　　 本文针对实际气缸体水套芯制芯生产过程存在的三方面的主要问题进行了原因阐述、理论分析和解决方案的设计：
　　 1)水套芯热芯盒在使用过程中，由于煤气压力突变、燃烧嘴排布不合理、燃烧嘴堵塞、顶芯过程中设备承载结构不合理以及车间热芯盒制芯工序布局不科学等几个方面的综合作用，造成水套芯热芯盒在使用时出现上模板弯曲变形，从而最终导致水套芯弯曲变形。
　　 解决方案：改进燃烧嘴结构设计防止积砂，燃烧嘴的布局要综合考虑砂芯壁厚和整个受热面的均匀受热以减小热变形，射芯机与芯盒工装的承载结构须设计成大平面接触式，生产布局上煤气加热热芯射芯机要设置在空气流动性小的空间内，通过上述改进，达到煤气燃烧平稳、芯盒受热均衡的目的，以减小芯盒工装的热变形量。
　　 2)水套芯热芯盒的水冷射砂板由于焊接工艺的原因，导致最终制作的实物尺寸与图纸设计不符，且水冷射砂板的设计结构强度不科学，导致水冷射砂板频繁漏水，使得砂芯局部水分含量大，造成砂芯固化不均匀；另外，水套芯热芯盒本体的蓄热和导热性设计存在不足，以及上述的燃烧嘴排布和堵塞问题，造成水套芯局部固化程度存在很大偏差，最终造成水套芯局部过烧起皮，局部固化不完全的问题。
　　 解决放案：改进水冷射砂板的结构设计和焊接制作工艺，提高其力学性能；根据砂芯壁厚和尺寸合理选择排气塞的数量和布局，来调整砂芯受热均匀和砂芯射砂紧实。
　　 3)由于气缸体的水套芯结构不仅复杂，而且尺寸非常紧凑，因此在综合考虑制芯生产的实际情况下，其射砂嘴的数量、尺寸、排布都是根据水套芯的结构进行的最优化设计，但是在实际生产过程中，射砂嘴附近的芯盒型腔由于受砂流的长时间磨擦，局部出现磨损，磨损部位严重的直接改变了砂芯的正常出模斜度，从而导致水套芯在出模顶芯过程中裂纹。
　　 解决方案：根据水套芯砂芯的结构尺寸调整射砂嘴尺寸，尽量减少砂流的辐射面积，减少磨损：对于已磨损部位，采用喷涂焊工艺进行修复，易磨损部位应设计为活块结构，以利于生产应用。
　　 通过本课题的研究，可以给我们在今后的煤气加热热芯盒工装的设计、制作和改进等过程提供一些理论参考，同时在实际的生产过程中，帮助我们快速准确的分析热芯盒工装在使用过程中出现问题的原因，指导我们如何快速制定有效的改进方案，最终达到提高热芯盒工装的使用稳定性的目的。