隨著我國(guó)機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的升級(jí)及出口鑄件市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，在鑄造車(chē)間技術(shù)改造中，有越來(lái)越多的企業(yè)首選自硬砂工藝替代原有粘土砂干型鑄造工藝。在本企業(yè)技改中如何根據(jù)自身的產(chǎn)品特點(diǎn)選擇合適的自硬砂工藝及相應(yīng)設(shè)備是技改中普遍關(guān)心的核心問(wèn)題。筆者結(jié)合近幾年的實(shí)踐就這一問(wèn)題提出一點(diǎn)個(gè)人觀(guān)點(diǎn)與同仁們共同探討。
1．自硬砂工藝的選擇
自硬砂工藝是指在常溫下，型砂能自行硬化并獲得澆注要求強(qiáng)度的造型工藝的統(tǒng)稱(chēng)。近幾年得以較快發(fā)展的自硬砂主要有：呋喃樹(shù)脂自硬砂、堿酚醛脂硬化自硬砂、脲脘樹(shù)脂自硬砂（Pep—set自硬砂）、脂硬化改性水玻璃自硬砂。這些自硬砂各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)各企業(yè)不同的生產(chǎn)及產(chǎn)品特點(diǎn)擇優(yōu)選用。
1．1呋喃樹(shù)脂自硬砂：這是應(yīng)用最多、最廣、工藝最成熟的自硬砂，而且相對(duì)鑄件成本較低、舊砂利用率高、舊砂再生簡(jiǎn)單，是技術(shù)改造的首選自硬砂工藝。呋喃樹(shù)脂砂在灰鐵、球鐵、鑄鋼、有色等鑄造中都得到極其廣泛地應(yīng)用。但是由于呋喃樹(shù)脂砂高溫退讓性差，樹(shù)脂中含有較高的N，固化劑中含有S，因此一些壁厚不勻的鑄鋼件容易造成熱裂，厚大鑄鋼件易造成N氣孔，一些高牌號(hào)球鐵件易造成球化衰退，一些低碳鑄鋼件還易造成增碳，在選用工藝及選用樹(shù)脂種類(lèi)時(shí)應(yīng)引起足夠重視。這種工藝一般用于單件小批量生產(chǎn)性質(zhì)的鑄鐵生產(chǎn)中。
1．2堿酚醛脂硬化樹(shù)脂自硬砂：其是為克服呋喃樹(shù)脂自硬砂的一些缺點(diǎn)發(fā)展起來(lái)的，國(guó)外稱(chēng)α—set工藝。由于其完全不含N，固化劑不含S，用于鑄鋼、合金鋼鑄件不會(huì)產(chǎn)生N氣孔、針孔缺陷。由于堿酚醛樹(shù)脂砂常溫下只有部分樹(shù)脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，在澆注金屬受熱時(shí)還有一個(gè)再硬化的過(guò)程，因此這種樹(shù)脂砂的高溫尺寸穩(wěn)定性好，鑄件尺寸精度高，因此在鑄鋼特別是合金鋼件、大型鑄鋼件的生產(chǎn)上應(yīng)用愈來(lái)愈廣。但堿酚醛樹(shù)脂砂常溫強(qiáng)度較低，樹(shù)脂加入量較大，鑄件成本較高。堿酚醛樹(shù)脂砂的硬化劑是有機(jī)脂，調(diào)節(jié)硬化時(shí)間只能用脂的品種而不能用加入量調(diào)節(jié)。另外酚醛樹(shù)脂粘度較大，可存放期短，使用中需要注意。
1．3酚脲烷樹(shù)脂自硬砂（Pep—set工藝）： Pep—set工藝在近兩年發(fā)展較快，其綜合了呋喃樹(shù)脂與堿酚醛樹(shù)脂和特點(diǎn)，進(jìn)一步提高了工藝適應(yīng)性，其具有優(yōu)越的硬化特性的同時(shí)也具有較好的高溫退讓性。硬化時(shí)間可以在0.5~15分鐘內(nèi)調(diào)整，生產(chǎn)效率高，有利用造型線(xiàn)批量生產(chǎn)。通過(guò)三種粘結(jié)劑組元比例的調(diào)整，可以保證足夠長(zhǎng)的可使用時(shí)間，一旦開(kāi)始固化又能迅速達(dá)到澆注強(qiáng)度，具有較好的澆注性能及工作時(shí)間/起模時(shí)間比特性。由于高溫退讓性好，可以生產(chǎn)薄壁復(fù)雜件而不必?fù)?dān)心鑄件裂紋，既適應(yīng)鑄件、鑄鋼，也廣泛用于有色合金鑄件的生產(chǎn)，克服了呋喃樹(shù)脂砂的性能缺陷，工藝適應(yīng)性較強(qiáng)。同時(shí)對(duì)涂料要求較低，一般鑄鐵件不刷涂料而通過(guò)一些添加劑也能生產(chǎn)出表面光潔的鑄件。對(duì)再生設(shè)備的要求及回收率與前兩種工藝基本相同，而混砂設(shè)備需要增加一套液料系統(tǒng)且流量控制要求精確度較高。
Pep—set工藝一般用于薄壁復(fù)雜鑄件（鑄鐵、鑄鋼、鑄鋁）的生產(chǎn)，也適宜于自動(dòng)化造型線(xiàn)作業(yè)。對(duì)多材質(zhì)、小批量生產(chǎn)性質(zhì)也有一定適應(yīng)性。
1．4脂硬化改性水玻璃砂工藝：這是為克服CO2水玻璃砂的兩大難題（潰散性差、舊砂再生難）而開(kāi)發(fā)的新一代水玻璃自硬砂。其基本原理是通過(guò)加入一定量的改性劑以提高水玻璃的粘結(jié)強(qiáng)度、降低型砂中水玻璃加入量，采用這種工藝能使水玻璃加入量降低到2.5~3.0%，潰散性接近樹(shù)脂砂。該自硬砂繼承了CO2水玻璃砂高溫退讓性好的優(yōu)點(diǎn)，而且環(huán)保效果較好，因而在鑄鋼生產(chǎn)上得到應(yīng)用。鐵路提速而取消水爆清砂后，在鐵路系統(tǒng)廣泛用于搖枕、側(cè)架鑄件（薄壁復(fù)雜件）的生產(chǎn)。
該種工藝的粘結(jié)劑價(jià)格較之堿酚醛及Pep—set相對(duì)低一點(diǎn)，但一般機(jī)械再生的砂回收率只能達(dá)到80%左右，再生成本也相對(duì)較高，據(jù)一些用戶(hù)反映其工藝穩(wěn)定性相對(duì)差一點(diǎn)，可使用時(shí)間及強(qiáng)度隨循環(huán)次數(shù)變化較大，再生砂做面砂使用時(shí)必須加入大量新砂。因此，該種工藝一般用于有特殊要求的鑄鋼件生產(chǎn)上，規(guī)模生產(chǎn)時(shí)應(yīng)慎重選擇。
2．關(guān)于自硬砂再生設(shè)備
自硬砂再生設(shè)備選擇是能否用自硬砂工藝在適應(yīng)生產(chǎn)規(guī)模及成本控制條件下生產(chǎn)出高質(zhì)量鑄件的關(guān)鍵。自硬砂再生系統(tǒng)一般由破碎、再生、風(fēng)選、調(diào)溫以及與之配套的輸送及除塵系統(tǒng)組成，根據(jù)不同的生產(chǎn)及工藝要求做一些相應(yīng)的增減。
2．1再生設(shè)備選擇注意事項(xiàng)
近20年來(lái)，我國(guó)的自硬砂再生設(shè)備有了較大的發(fā)展，從最初的仿制日本技術(shù)，到后來(lái)的引進(jìn)歐洲技術(shù)、展開(kāi)技術(shù)合作并通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐得以不斷改進(jìn)，基本上滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上流行的設(shè)備，如果硬按技術(shù)類(lèi)別分的話(huà)，基本上可分為日本太陽(yáng)技術(shù)、日本新東技術(shù)、德國(guó)FAT技術(shù)、德國(guó)克萊茵技術(shù)、意大利IMF技術(shù)等幾個(gè)類(lèi)別，或根據(jù)工藝要求及生產(chǎn)廠(chǎng)家的不同而采用幾種技術(shù)的組合。對(duì)此，大家均有一定的了解，現(xiàn)根據(jù)近幾年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)就再生設(shè)備的選擇談一點(diǎn)看法。
2．1．1 自硬砂再生費(fèi)用是影響鑄件成本的主要因素，在選擇設(shè)備時(shí)，應(yīng)考慮使用成本。自硬砂再生費(fèi)用主要由能源消耗、維修費(fèi)用、砂回收率等組成。一般用戶(hù)往往忽略前兩項(xiàng)指標(biāo)對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的影響，而單純追求設(shè)備價(jià)格及砂回收率、LOI值等指標(biāo)。當(dāng)然在滿(mǎn)足同等技術(shù)要求（能生產(chǎn)出合格鑄件）情況下，出于成本及環(huán)保的要求，砂回收率越高越好，這是勿容置疑的。同樣選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)備，在滿(mǎn)足工藝要求的LOI值及微粉含量的情況下，盡量降低能源消耗、保證設(shè)備可靠性、減少維修費(fèi)用，無(wú)疑具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。
首先，再生砂的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)圍繞工藝要求進(jìn)行選擇。比如LOI值是衡量脫膜率的重要指標(biāo)，一般灰鐵件采用呋喃樹(shù)脂砂生產(chǎn)，實(shí)驗(yàn)證明LOI值在3%左右完全可以滿(mǎn)足工藝要求，而有的用戶(hù)一提就是2.5%以下，堿酚醛生產(chǎn)一般鑄鋼件，實(shí)踐證明LOI值在2.5%左右可以滿(mǎn)足工藝要求，而有的用戶(hù)要求在2.0%，這無(wú)疑會(huì)增加設(shè)備投資及再生成本。歐洲人主張把設(shè)備和工藝結(jié)合起來(lái)考慮，一般情況下多在工藝上采取措施，比如減少樹(shù)脂加入量（確定合理的澆注強(qiáng)度）及鐵砂比、改善澆注系統(tǒng)及澆注工藝等，以降低生產(chǎn)費(fèi)用，無(wú)疑是聰明的辦法。
其次，設(shè)備的可靠性及維護(hù)費(fèi)用應(yīng)引起足夠的重視。自硬砂設(shè)備的可靠性一般可以通過(guò)加工手段、配置水平及運(yùn)動(dòng)部件的多少來(lái)判定，當(dāng)然，用戶(hù)的介紹更能說(shuō)明問(wèn)題。大家都知道，同樣的原理甚至同樣的圖紙，加工手段不一樣、管理水平跟不上，結(jié)果會(huì)完全不同。大連某機(jī)床廠(chǎng)及煙臺(tái)某鑄造廠(chǎng)原來(lái)使用的破碎再生機(jī)，均類(lèi)似于某德國(guó)公司技術(shù)，分別由國(guó)內(nèi)兩家公司生產(chǎn)，一臺(tái)不到兩個(gè)月即開(kāi)焊，一臺(tái)不到三個(gè)月即換一次振動(dòng)電機(jī)，而同樣的生產(chǎn)條件，山東工將機(jī)械生產(chǎn)的設(shè)備連續(xù)使用兩年沒(méi)有任何問(wèn)題，其中的效益問(wèn)題不言自明。還比如有的再生機(jī)，再生原理決定其有大量的耐磨易損件，其更換頻繁且價(jià)格較高，無(wú)疑會(huì)增加生產(chǎn)成本。同樣，再生設(shè)備中采用大量的運(yùn)動(dòng)部件及振動(dòng)設(shè)備等，由于作業(yè)環(huán)境及操作人員素質(zhì)等原因，設(shè)備易出現(xiàn)故障，而影響設(shè)備的可靠性，從而降低生產(chǎn)效率，增加生產(chǎn)成本。
第三，鑄造生產(chǎn)本身是能耗大戶(hù)，在滿(mǎn)足工藝要求前提下，盡量減少裝機(jī)容量，利用固有資源，對(duì)長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。
2．1．2 在充分進(jìn)行工藝論證的基礎(chǔ)上合理選擇再生設(shè)備。隨著我國(guó)自硬砂工藝技術(shù)的推廣，廣大鑄造工作者在生產(chǎn)實(shí)踐中積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。自硬砂工藝技術(shù)也越來(lái)越成熟、可靠、實(shí)用，新上自硬砂工藝技術(shù)項(xiàng)目應(yīng)吸取先行者的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在充分進(jìn)行工藝論證的基礎(chǔ)上合理選擇再生設(shè)備。
如前所述，呋喃樹(shù)脂砂工藝應(yīng)用比較成熟，非常適用于一般鑄件的單件小批量生產(chǎn)，如機(jī)床鑄件、工程機(jī)械鑄件、礦山機(jī)械類(lèi)鑄件、造紙機(jī)械鑄件、風(fēng)機(jī)泵體類(lèi)鑄件等等。大量的生產(chǎn)實(shí)踐證明，只要工藝及管理得當(dāng)，脫膜率的多少反而不是關(guān)鍵因素，濰坊某鑄造車(chē)間LOI值甚至在4%以上，鑄件質(zhì)量指標(biāo)一樣較好。為保證鑄件質(zhì)量，這類(lèi)鑄件的生產(chǎn)廠(chǎng)家越來(lái)越意識(shí)到砂溫及微粉含量指標(biāo)的重要性，實(shí)踐證明其對(duì)粘砂、氣孔等缺陷起著重要的作用。有的廠(chǎng)家甚至“提出脫膜率無(wú)所謂、關(guān)鍵是砂溫及微粉含量”這一觀(guān)點(diǎn)，無(wú)疑是生產(chǎn)實(shí)踐的總結(jié)。我公司按德國(guó)技術(shù)提供的再生線(xiàn)，用砂塊破碎加撞擊再生組合，對(duì)于這一類(lèi)鑄件的生產(chǎn)非常實(shí)用，且投資少、成本低。當(dāng)然，如果用呋喃樹(shù)脂砂工藝還要生產(chǎn)一些薄壁復(fù)雜鑄件、球鐵件甚至鑄鋼件，則須對(duì)脫膜率進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂疲鲜鰞杉?jí)再生外，再增加一級(jí)強(qiáng)力磨擦再生，以控制LOI值，保證滿(mǎn)足工藝要求。Pep—set樹(shù)脂工藝與呋喃樹(shù)脂砂的設(shè)備配置基本相同。
堿酚醛樹(shù)脂砂工藝主要用于鑄鋼件生產(chǎn)，由于鑄鋼澆注溫度高，對(duì)發(fā)氣量比較敏感，因此對(duì)脫膜以及風(fēng)選有較高的要求，LOI值一般控制在2.5%左右，微粉含量越低越好，以降低發(fā)氣量，提高型砂透氣性。在設(shè)備選擇上與呋喃樹(shù)脂砂的第二種情況基本相同。酚醛樹(shù)脂與呋喃樹(shù)脂相比粘性稍大，早期使用的用戶(hù)在再生之前進(jìn)行加熱處理，以提高脫膜效果。從近幾年的使用實(shí)踐來(lái)看，沒(méi)有必要，新上項(xiàng)目均取消了這一工序，通過(guò)科學(xué)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)完全可以解決。此外，再生后的風(fēng)選應(yīng)引起高度重視，以除盡再生過(guò)程中產(chǎn)生的微粉。
新型脂硬化水玻璃砂近兩年在國(guó)內(nèi)得以推廣，其再生設(shè)備的研究及生產(chǎn)也以各種方式展開(kāi)。根據(jù)鑄件特點(diǎn)及生產(chǎn)特性要求，有采用干法再生，也有采用濕法再生，有采用簡(jiǎn)單的一般自硬砂的再生方法，也有采用高溫焙燒的干法再生方法或干濕法相結(jié)合的再生方法，工藝要求不同，生產(chǎn)規(guī)模不同，使用情況差別較大。盡管形成規(guī)模生產(chǎn)的相對(duì)較少，但認(rèn)識(shí)逐步趨于統(tǒng)一。一般認(rèn)為水玻璃砂舊砂有以下特性：
（1）砂粒上殘留粘結(jié)劑膜在高溫澆注后不能燃燒分解，而形成一種低熔點(diǎn)的硅酸鈉膠牢固地粘附在砂粒表面；
（2）砂塊破碎后，砂粒表面的殘留硅酸鈉膠、鹽等具有很強(qiáng)的吸濕性，而增加砂粒表面粘度；
（3）再生砂粒表面上殘留的高模數(shù)水玻璃、殘留脂、鹽等對(duì)再生砂的強(qiáng)度、可使用時(shí)間等有較大影響；
（4）干法再生前對(duì)舊砂進(jìn)行加熱預(yù)處理可提高再生的脫膜效果。
這些特點(diǎn)決定脂硬化水玻璃砂的再生較一般自硬砂再生困難，有的廠(chǎng)家沒(méi)有采用加熱，再生后砂粒表面殘留物較多，再生砂得不到單一砂（或面砂）使用要求，只能作為背砂使用，作面砂時(shí)則需加入大量新砂（如50%）。實(shí)驗(yàn)表明，水玻璃舊砂經(jīng)破碎后，進(jìn)行加熱處理，再進(jìn)行干法再生，所得再生砂的性能與其加熱溫度有很大關(guān)系，粘結(jié)強(qiáng)度隨加熱溫度增加而增加，當(dāng)加熱溫度達(dá)到320℃以上時(shí)，干法再生砂的強(qiáng)度及可使用時(shí)間可以滿(mǎn)足單一砂的使用要求。可見(jiàn)水玻璃砂再生前，加熱很關(guān)鍵，保證好的再生效果，加熱溫度須達(dá)到320℃以上。致于破碎和再生可選擇與一般自硬砂同樣的設(shè)備，考慮其固有特性，與一般自硬砂相比，設(shè)備的額定生產(chǎn)率須相應(yīng)加大。除此之外，還有一個(gè)問(wèn)題值得注意，那就是再生后的風(fēng)選調(diào)溫，由于其吸濕性極強(qiáng)，簡(jiǎn)單的除塵難以風(fēng)選徹底，調(diào)溫過(guò)程中由于溫度降低而增加“吸濕”傾向而造成砂粒表面發(fā)粘，在處理過(guò)程中須采取相應(yīng)措施，選用設(shè)備時(shí)應(yīng)引起足夠重視。
2．1．3主要再生設(shè)備
除砂塊破碎機(jī)外，再生機(jī)及風(fēng)選調(diào)溫器是再生系統(tǒng)的主要設(shè)備。而除用呋喃樹(shù)脂砂工藝生產(chǎn)一般鑄鐵件外，無(wú)論采取何種工藝，均需對(duì)舊砂進(jìn)行強(qiáng)力再生。過(guò)去，國(guó)內(nèi)使用較多的是用日本技術(shù)生產(chǎn)的離心再生機(jī)及氣流沖擊再生機(jī)。前者裝機(jī)功率大（每級(jí)22kw），易損件多且更換頻繁。后者配備大功率的高壓羅氏風(fēng)機(jī)，運(yùn)行噪聲大，易損件多，兩種再生機(jī)脫膜效果較好，但砂粒破碎較多，造成設(shè)備使用成本高，再生費(fèi)用大，使用并不理想。近兩年，參考國(guó)外技術(shù)在軟再生基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了強(qiáng)力磨擦再生機(jī)，其基本原理是砂子在高密度沸騰狀態(tài)下，高速旋轉(zhuǎn)的磨輪組（兩組逆向旋轉(zhuǎn)）對(duì)砂子進(jìn)行不斷磨擦，從而獲得理想的脫膜效果。磨輪采用硬質(zhì)合金噴焊，工作壽命可達(dá)4000小時(shí)，“軟硬結(jié)合”的結(jié)果避免了大量易損件的產(chǎn)生，提高了設(shè)備的可靠性。再生后的砂子粒度更加圓整，脫膜率可達(dá)40%以上，且其生產(chǎn)率可根據(jù)脫膜率要求任意調(diào)整，進(jìn)一步擴(kuò)大了工藝適用面，可廣泛用于幾種自硬砂的強(qiáng)力再生。國(guó)內(nèi)幾家用戶(hù)使用結(jié)果表明使用效果良好，比之原來(lái)的再生機(jī)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。
無(wú)論對(duì)于哪種自硬砂工藝，再生過(guò)程中的風(fēng)選及調(diào)溫均對(duì)鑄件質(zhì)量起著舉足輕重的作用。傳統(tǒng)的日本技術(shù)，往往只重視脫膜而忽略了風(fēng)選的重要性，甚至在再生系統(tǒng)中不配置專(zhuān)用的風(fēng)選設(shè)備，而我國(guó)在日本技術(shù)基礎(chǔ)上制定的自硬砂工藝標(biāo)準(zhǔn)（如微粉含量＜0.8%＝也相對(duì)較低。生產(chǎn)實(shí)踐證明根據(jù)鑄件生產(chǎn)技術(shù)要求必須對(duì)微粉含量引起足夠重視。無(wú)錫某機(jī)床廠(chǎng)用呋喃樹(shù)脂砂生產(chǎn)鑄件漲箱、氣孔缺陷居高不下，陜西某廠(chǎng)用水玻璃砂生產(chǎn)鑄鋼件，鑄型表面強(qiáng)度低，造成鑄件缺陷，均是再生砂微粉含量高造成的結(jié)果。通過(guò)設(shè)備改進(jìn)，這些缺陷馬上得以有效控制。對(duì)此，串接式風(fēng)選技術(shù)比較簡(jiǎn)單實(shí)用，又能對(duì)流量及負(fù)壓進(jìn)行有效控制，微粉含量可控制在0.2%以下，具有優(yōu)越的風(fēng)選效果，如果在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中能配備專(zhuān)用除塵器則效果更佳。
砂溫對(duì)生產(chǎn)的影響顯而易見(jiàn)，砂溫過(guò)高（比如＞35℃）硬化較快，型砂流動(dòng)性變差，硬化后鑄型變脆，強(qiáng)度低，極易造成鑄造缺陷。規(guī)模生產(chǎn)或造型線(xiàn)生產(chǎn)的鑄造車(chē)間應(yīng)對(duì)砂溫的調(diào)節(jié)引起重視。對(duì)于一般地區(qū)的鑄造車(chē)間，由于砂子導(dǎo)熱系數(shù)低，散熱慢，一般無(wú)須考慮升溫，而主要是降溫問(wèn)題。實(shí)踐表明沸騰冷卻床其調(diào)溫原理決定其很難將砂溫降到合適的30℃以下，能源消耗也相對(duì)較大。翅片式冷卻調(diào)溫器通過(guò)砂溫檢測(cè)對(duì)水量進(jìn)行控制容易實(shí)現(xiàn)對(duì)砂溫的精確控制，但如果篩分不好容易造成堵塞。近來(lái)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，應(yīng)該能取得較好效果。另外，對(duì)規(guī)模生產(chǎn)或造型線(xiàn)生產(chǎn)的鑄造車(chē)間來(lái)說(shuō)，由于生產(chǎn)量大，砂子周轉(zhuǎn)快，一般情況下配備冷凍機(jī)更為理想。
2．2關(guān)于砂處理系統(tǒng)的布線(xiàn)設(shè)計(jì)
自硬砂的砂處理系統(tǒng)一般可分為落砂回收系統(tǒng)、破碎再生系統(tǒng)、風(fēng)選調(diào)溫系統(tǒng)、氣力輸送系統(tǒng)以及與之配套的除塵系統(tǒng)及電控系統(tǒng)。在布線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：
2．2．1 系統(tǒng)布線(xiàn)應(yīng)與生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)特點(diǎn)相適應(yīng)。生產(chǎn)量越小，固定資產(chǎn)投資對(duì)成本的影響越大。一般情況下，產(chǎn)量在3000噸/年以下的可采用簡(jiǎn)易線(xiàn)。一些本應(yīng)由設(shè)備來(lái)完成的工序可以采取別的辦法實(shí)現(xiàn)，但設(shè)備必須安全、可靠。這些企業(yè)往往連續(xù)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、維修力量差，因此，設(shè)備少但可靠性必須高，安全聯(lián)鎖性好。我公司為青州、淮安、旅順等單位提供的幾條簡(jiǎn)易線(xiàn)，總投資只有幾十萬(wàn)元，但簡(jiǎn)單實(shí)用，年產(chǎn)量可達(dá)2000~3000噸，取得了可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。但對(duì)規(guī)模生產(chǎn)車(chē)間，由于產(chǎn)量大，固定資產(chǎn)折舊對(duì)成本影響較小，因而人工成本及使用成本應(yīng)成為主要考慮因素，在布線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)機(jī)械化運(yùn)輸、工藝聯(lián)鎖控制、環(huán)境保護(hù)、生產(chǎn)組織形式等應(yīng)考慮周到詳盡，以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
2．2．2 系統(tǒng)中應(yīng)盡量避免“瓶頸”現(xiàn)象。與傳統(tǒng)的粘土砂工藝相比，自硬砂砂處理的系統(tǒng)性更強(qiáng)，往往一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)影響整個(gè)車(chē)間的正常生產(chǎn)。因而在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除考慮設(shè)備可靠性外，還應(yīng)避免系統(tǒng)出現(xiàn)“瓶頸”現(xiàn)象，如機(jī)械化運(yùn)輸?shù)哪芰ζヅ鋯?wèn)題、砂斗容量、原材料貯備、動(dòng)力分布等等以消除“瓶頸”，有利于實(shí)現(xiàn)“柔性”生產(chǎn)。
2．2．3 布線(xiàn)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮生產(chǎn)工藝特點(diǎn)及生產(chǎn)組織方式。鑄造車(chē)間生產(chǎn)班次多、工序雜、物流量大，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮生產(chǎn)組織方式及物流順序，盡力避免空間交叉，為生產(chǎn)組織創(chuàng)造條件。一些工藝因素也應(yīng)重點(diǎn)考慮，無(wú)定型產(chǎn)品的鑄造車(chē)間應(yīng)考慮不同工藝對(duì)設(shè)備的要求，如單一砂輸送還是混合砂輸送等，以滿(mǎn)足車(chē)間對(duì)不同用戶(hù)的需求。
2．2．4 系統(tǒng)控制應(yīng)滿(mǎn)足鑄工車(chē)間環(huán)境及生產(chǎn)特點(diǎn)的要求。自硬砂設(shè)備系統(tǒng)性強(qiáng)，對(duì)控制要求較高，但控制點(diǎn)分布較雜，天上地下，東南西北，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)檢測(cè)控制點(diǎn)的位置合理布置控制開(kāi)關(guān)，以利于設(shè)備調(diào)試、維修及安全保護(hù)。
2．2．5 體現(xiàn)“以人為本”原則，適應(yīng)生產(chǎn)條件及生產(chǎn)特點(diǎn)。從投產(chǎn)后的設(shè)備管理角度來(lái)講，人應(yīng)該適應(yīng)機(jī)器的要求，而從系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度，應(yīng)該充分考慮鑄造車(chē)間特有的生產(chǎn)條件、生產(chǎn)特點(diǎn)及人員素質(zhì)，為以后的生產(chǎn)及操作維護(hù)提供方便條件，如設(shè)備的防碰撞問(wèn)題、維修空間、廢棄物料的排放清運(yùn)等等，考慮不周往往造成后患。
3．自硬砂混砂機(jī)
作為造型作業(yè)前的最后一道工序，混砂機(jī)無(wú)疑是關(guān)鍵的工藝設(shè)備，也是工人操作最頻繁、對(duì)生產(chǎn)及質(zhì)量影響最直接的設(shè)備。一般連續(xù)式自硬砂混砂機(jī)在結(jié)構(gòu)上大同小異，但須根據(jù)混砂工藝要求及使用粘結(jié)劑種類(lèi)的不同，對(duì)相關(guān)環(huán)節(jié)作相應(yīng)的調(diào)整，以滿(mǎn)足工藝要求。因而更應(yīng)該重視混砂機(jī)的選擇。
3．1 工藝適應(yīng)性是選擇混砂機(jī)的首要問(wèn)題。工藝適應(yīng)性包括粘結(jié)劑種類(lèi)及加入方式、砂的種類(lèi)及加入方式（新舊砂比例是否變化、生產(chǎn)率是否調(diào)整）、以及混砂效果等。就砂的種類(lèi)及加入方式來(lái)講，生產(chǎn)中有用一臺(tái)混砂機(jī)即混制石英砂，又混制鉻鐵礦砂（比如一些鑄鋼件的生產(chǎn)），也有在填砂過(guò)程中對(duì)新舊砂比例進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，有的在加入粘結(jié)劑之前加入粉狀料（防塵粘砂或提高潰散性）等，這些均對(duì)混砂機(jī)的控制、結(jié)構(gòu)、大臂輸送形式等提出了較高要求，有的混砂機(jī)由于結(jié)構(gòu)、控制等滿(mǎn)足不了要求造成砂種混雜、定量不準(zhǔn)等，從而產(chǎn)生廢品，影響生產(chǎn)。
生產(chǎn)實(shí)踐表明，粘結(jié)劑的種類(lèi)及加入方式是體現(xiàn)混砂機(jī)工藝適應(yīng)性的關(guān)鍵，因而設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)家必須對(duì)用戶(hù)使用粘結(jié)劑的化學(xué)成分、性能特點(diǎn)（粘度、密度、溫度敏感性、腐蝕性能、加入方式、加入量要求）等有詳細(xì)的了解。如脂硬化水玻璃砂工藝有用兩種脂、有用一種脂，兩種脂有分別加入的，也有按一定比例加入的；Pep—set工藝也是類(lèi)似的情況，但由于加入量原因?qū)σ毫舷到y(tǒng)要求更高；有些粘結(jié)劑如堿酚醛樹(shù)脂由于生產(chǎn)廠(chǎng)家不同，粘結(jié)劑組分不同，對(duì)液料系統(tǒng)的材質(zhì)要求就有區(qū)別；有的粘結(jié)劑的粘度溫度敏感性較強(qiáng)，需要進(jìn)行恒溫控制等等。這些因素在混砂機(jī)選擇時(shí)必須予以考慮。
混砂效果主要是混砂均勻性、頭尾砂多少、鑄型強(qiáng)度等，其重要性顯而易見(jiàn)。
3．2 工作可靠性是衡量混砂機(jī)質(zhì)量的主要標(biāo)準(zhǔn)。連續(xù)式混砂機(jī)直接進(jìn)行填砂作業(yè)，可靠性是否高直接影響生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本，因而對(duì)加工質(zhì)量、配置水平、電氣控制均提出較高的要求?；A(chǔ)元件的可靠性怎樣，能否實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)對(duì)話(huà)、是否適應(yīng)工人素質(zhì)要求、操作維修是否簡(jiǎn)單等應(yīng)該重點(diǎn)考慮。同時(shí)由于工人與之接觸最多，安全聯(lián)鎖控制尤為重要，否則易造成安全事故，這是有過(guò)血的教訓(xùn)的。為降低造價(jià)而不考慮安全聯(lián)鎖，是對(duì)用戶(hù)及職工人身安全極不負(fù)責(zé)任的態(tài)度。
3．3 好的混砂機(jī)應(yīng)能適應(yīng)不同質(zhì)量的再生砂，在降低粘結(jié)劑消耗的情況下，保證混砂質(zhì)量。眾所周知，粘結(jié)劑加入量的多少是影響自硬砂工藝成本的關(guān)鍵因素，而除再生砂質(zhì)量外，混砂機(jī)設(shè)計(jì)水平也對(duì)加入量有較大影響。我們知道，自硬砂在再生過(guò)程中一般脫膜率只有40%左右，在其以后的輸送及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中均會(huì)脫膜，加之有的再生設(shè)備本身風(fēng)選不徹底而造成微粉含量的累加。微粉含量增加，表面積加大，在獲得同樣強(qiáng)度要求的情況下無(wú)疑會(huì)造成粘結(jié)劑加入量的增多，砂型透氣性降低的同時(shí)還增加了生產(chǎn)成本，這是一些廠(chǎng)家粘結(jié)劑加入量居高不下、廢品較多的重要原因。實(shí)際上樹(shù)脂加入量增多不僅會(huì)增加成本，還會(huì)造成一個(gè)惡性循環(huán)：樹(shù)脂加入量大→再生困難→發(fā)氣量大→增加新砂加入量→樹(shù)脂加入量加大。因此粘結(jié)劑加入量的大小，實(shí)際體現(xiàn)一個(gè)車(chē)間的設(shè)備水平及管理水平，應(yīng)引進(jìn)足夠的重視。
德國(guó)專(zhuān)利技術(shù)在混砂機(jī)加入粘結(jié)劑之前，增加了一個(gè)對(duì)再生砂進(jìn)行二次沸騰除塵的裝置，同時(shí)設(shè)置了面背砂自動(dòng)切換裝置，很好地解決了微粉含量高、表面積大、樹(shù)脂加入量多的問(wèn)題，提高混砂機(jī)工藝保證性的同時(shí)，可有效降低粘結(jié)劑加入量（10%以上），既降低了生產(chǎn)成本，又保證了砂型質(zhì)量，為自硬砂車(chē)間的良好循環(huán)打下基礎(chǔ)。采用這種混砂機(jī)，一般樹(shù)脂加入量在0.9%以下即可滿(mǎn)足澆注強(qiáng)度要求，每噸鑄件節(jié)約成本60元左右，同時(shí)對(duì)再生砂的適應(yīng)性進(jìn)一步提高。無(wú)錫某鑄造車(chē)間采用德國(guó)ECO公司設(shè)備，漲箱及氣孔缺陷時(shí)常發(fā)生，其分析是由于再生砂微粉含量高造成的，僅更換混砂機(jī)后，同樣的再生砂，再也沒(méi)有出現(xiàn)類(lèi)似缺陷，可見(jiàn)混砂機(jī)對(duì)砂型質(zhì)量的影響之大。某車(chē)輛廠(chǎng)在改造過(guò)程中，原用某公司的再生設(shè)備沒(méi)動(dòng)，僅更換混砂機(jī)后，同樣的強(qiáng)度要求下，粘結(jié)劑加入量減少達(dá)30%，充分說(shuō)明了混砂機(jī)選擇的重要性。
4、關(guān)于自硬砂造型線(xiàn)
隨著出口鑄件的增多及國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求的旺盛，近兩年自動(dòng)化自硬砂造型線(xiàn)的需求逐步增多，一般應(yīng)用于中等批量鑄件生產(chǎn)。目前，國(guó)內(nèi)自硬砂造型線(xiàn)根據(jù)鑄件特點(diǎn)及生產(chǎn)批量的不同主要有三種形式：第一，線(xiàn)上完成自動(dòng)造型（包括填砂、振實(shí)、硬化），線(xiàn)下翻箱、起模；第二，在線(xiàn)上完成造型、起模、流涂、烘干，線(xiàn)下合箱澆注；第三種則是在線(xiàn)上完成所有生產(chǎn)工序，直至鑄件落砂。第一種情況主要適用于較大鑄件的小批量生產(chǎn)，同時(shí)生產(chǎn)的鑄件的種類(lèi)也較多，只是提高了造型作業(yè)效率和設(shè)備利用率。第二種情況在一般批量的鑄件生產(chǎn)上應(yīng)用較多，且鑄件種類(lèi)較多，有脫箱造型，也有有箱造型，線(xiàn)的適應(yīng)面較廣，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。第三種情況適用于較大批量生產(chǎn)，鑄件品種單一，如高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)的鋁鑄件生產(chǎn)、閥門(mén)鑄件、搖枕側(cè)架等，脫箱造型及有箱造型均有。
造型線(xiàn)的生產(chǎn)率可以達(dá)到每小時(shí)15整箱，進(jìn)一步提高生產(chǎn)率由于硬化工藝要求及現(xiàn)有基礎(chǔ)元件限制，空間不大。采用pep-set工藝從事小件生產(chǎn)時(shí)，生產(chǎn)率可適當(dāng)提高。鑄型寬度一般在500～2000之間，重量從300㎏～7500㎏，一般能滿(mǎn)足鑄造生產(chǎn)要求。我公司三種造型線(xiàn)均有生產(chǎn)，均達(dá)到技術(shù)要求，用戶(hù)表示滿(mǎn)意。從前期市場(chǎng)調(diào)研及生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)看，有幾點(diǎn)體會(huì)：
（1）自硬砂造型線(xiàn)與工藝關(guān)系更為密切，造型的布局、設(shè)計(jì)、控制必須牢牢與鑄件特點(diǎn)及工藝要求相結(jié)合。對(duì)工藝掌握多少，在設(shè)計(jì)及控制中能否準(zhǔn)確體現(xiàn)工藝要求，是造型線(xiàn)能否成功的關(guān)鍵。一些布線(xiàn)設(shè)計(jì)人員對(duì)工藝知之甚少，不考慮用戶(hù)生產(chǎn)特點(diǎn)，僅按常規(guī)進(jìn)行布局，眾人一面，造成后續(xù)生產(chǎn)被動(dòng)，投產(chǎn)伊始就要進(jìn)行大的改動(dòng)，這在國(guó)內(nèi)有很多例子，應(yīng)引以為戒。
（2）造型線(xiàn)生產(chǎn)量大，設(shè)備利用率高，對(duì)另件加工及裝配質(zhì)量提出了更高要求，如回轉(zhuǎn)翻箱起模機(jī)、自動(dòng)合箱機(jī)等，沒(méi)有完整的生產(chǎn)工序及高精度的加工裝備保證，在使用過(guò)程中往往易出現(xiàn)機(jī)械故障，而影響車(chē)間生產(chǎn)。因此要求生產(chǎn)廠(chǎng)必須有良好的管理水平及加工裝備。
（3）良好的配置水平是保證造型線(xiàn)正常進(jìn)行的關(guān)鍵。造型線(xiàn)機(jī)、電、液一體化，自動(dòng)化程度高，因此必須保證基礎(chǔ)元件如液壓系統(tǒng)，電器控制及檢測(cè)元件、軸承電機(jī)等的高水平配置，否則難以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行，影響設(shè)備發(fā)揮效率。
以上只是根據(jù)幾年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐，談了一些粗淺看法，不當(dāng)之處，請(qǐng)各位專(zhuān)家同仁指正。
我公司自與國(guó)外進(jìn)行技術(shù)合作生產(chǎn)鑄造設(shè)備以來(lái)，已經(jīng)為鑄造界提供了多條自硬砂生產(chǎn)線(xiàn)，基本滿(mǎn)足了用戶(hù)要求，得到了用戶(hù)的好評(píng)，其間得到了廣大同仁的大力支持及厚愛(ài)，在此表示衷心的感謝！同時(shí)我們懇切希望在繼續(xù)得到廣大同仁支持的基礎(chǔ)上，開(kāi)展廣泛的生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)交流及技術(shù)探討合作，共同為繁榮中國(guó)鑄造市場(chǎng)盡我們的力量。
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