鑄鋼件下芯和合箱過程尺寸控制的研究

（共享鑄鋼有限公司，寧夏 銀川 750021）

尺寸控制是鑄件生產過程中的一項最為重要的任務，尺寸上的缺陷對于鑄件往往是災難性的，原因在于其不像其他缺陷一樣在某個點或是小范圍的挖修后就可以進行返修。如果出現(xiàn)尺寸問題，缺陷的位置將是一個面或是某個區(qū)域，焊接的返修量也將是成幾何倍數(shù)的增加，后期的成本投入會提高以及生產周期將會大幅加長。

下芯、合箱工序是指鑄造生產過程中對前序生產出來的型、芯按照一定的工藝要求進行組配，得到一個符合工藝要求的鑄型型腔的過程。在鑄鋼件生產過程中，下芯、合箱是控制產品尺寸過程中的一道關鍵工序，需要在工藝設計過程中給出合理的設計，包括砂芯個數(shù)、下芯順序、芯頭尺寸、芯頭間隙、芯型間隙、芯芯間隙、操作的便利性以及為調整尺寸預留的公差、砂芯是否需要固定及固定方式等。合理的下芯、合箱工藝是對鑄型尺寸的有效保障。

1 下芯合箱前的尺寸測量

合箱工序操作前，需要對鑄型進行尺寸核對，具體操作如下：

1）對芯子按照編號進行尺寸測量，包括芯頭部位的長、寬、高。記錄在工作筆記上。對芯子關鍵的尺寸進行驗證，如圖1 所示。

2）對砂型進行尺寸測量，包括最大長度直徑，最大寬度高度，關鍵法蘭的尺寸，芯頭尺寸對照芯子芯頭測量，對比驗證，如圖2 所示。

測量砂芯與砂型尺寸的過程也是在驗證砂芯的芯頭與砂芯芯頭尺寸是否匹配，如果兩者尺寸偏差超過工藝設計余量，可能會造成砂芯下不去或是造成披縫產生，最終影響產品尺寸以及產品質量。驗證芯子下芯預留間隙時，芯頭預留間隙偏小，下芯過程芯子不容易下到位，需要修磨處理，影響生產效率，而且散砂控制困難。間隙過大，下芯容易造成芯子尺寸偏差以及披縫問題，后期處理比較困難。

芯子的芯頭尺寸在工藝上要比砂型芯頭小一些，具體的要根據(jù)芯頭的高低進行預留，一般的芯頭高度低于200 mm，芯頭的預留間隙在3 mm～5 mm.芯頭越高，芯頭預留間隙會隨之越大。所以芯頭的預留間隙的大小直接影響著合箱下芯的好壞。

2 下芯和合箱過程控制

下芯前在吊運芯子過程需要將芯子吊運水平，對于一側偏重的芯子需要配重將其調平后再下芯，調水平需要使用水平尺進行實時測量，由于砂型放置在水平位置的砂床上，下芯作業(yè)垂直下芯，所以調運前必須將芯子調整水平，確認水平后起吊，在對應的產品砂型處實施下芯作業(yè)。

2.1 具體要求

1）按照施工圖要求的順序進行下芯作業(yè)。

2）下芯后對照關鍵尺寸測量表進行測量尺寸，尺寸公差±5 mm.

3）對于下芯后需要固定的芯子，尺寸調整合格后，按照工藝要求進行固定，保證尺寸合格。

固定芯子受產品結構影響，必須要進行控制，防止芯子在澆注過程受鋼水浮力影響發(fā)生位移而造成尺寸缺陷以及嗆火事件。芯子如何固定，在產品設計過程需要重點關注及策劃，有時需要在造型、制芯過程放置標芯工裝。合箱過程要嚴格按照工藝要求執(zhí)行到位，通過螺桿連接或是焊接方式將芯子固定。對于閥殼類還要關注芯頭驗箱后能夠剛性連接，即按照驗箱后泥條接觸的情況選擇合適厚度的鋼板放置在芯頭上，使得砂型芯頭和砂芯芯頭剛性接觸，更好地固定芯子。

4）所有芯子尺寸調整合格后將關鍵尺寸記錄在產品關鍵尺寸表內。

例如回轉體產品，其芯子是按照一定直徑的圓進行組合，在尺寸控制上重點控制定位芯，尺寸前后、左右對正。尺寸精度最高，沒有偏差。在下其余芯子的時候要和定位芯進行比對驗證。型面對齊，沒有錯偏和錯臺，以及披縫。如圖3、圖4 所示。

圖3 定位芯

圖4 定位芯尺寸測量

在圖3 內，定位芯有3 個，尺寸控制的重點在這三個芯子的芯頭定位和砂型定位上，也就是尺寸控制的基準點。砂型上的各芯頭定位以該處中心線為起線基準進行定位，相對應的芯盒內芯頭定位也遵循這個基準。在實際操作過程中，下完這三個定位芯后需要測量兩側半圓的長度是否一致，如果不一致進行微調，確認后按照各個芯頭的寬度畫出分界線，最后多出來的尺寸就是下芯間隙，在后期下芯過程中就可以預判芯子是否合適，尺寸是否符合要求。如果間隙過小，就要提前采取措施進行處理，避免下芯后整體尺寸偏差。如圖5、圖6 所示，芯子下芯后要進行尺寸確認，確認后再進行下一步操作。

圖5 順序下芯

圖6 下芯尺寸測量

例如大缸類產品，其芯子多數(shù)為管口芯，特點是芯子的大小、方向取決于下芯過程的難易程度，芯子越多難度越大?？刂频年P鍵點在固定芯子，防止受浮力影響造成尺寸偏差，在造型制芯前需要提前策劃標芯工藝，操作過程放置標芯裝置。標芯裝置材料包括：方鋼、螺母、螺桿、墊片。通過焊接方式制作造型過程預埋部分，造型流沙過程按照標示定位進行放置，如圖7 所示。芯骨焊接過程將標芯方鋼與主芯骨鏈接或者將標芯方鋼設計成主芯骨，有幾個標芯點焊接幾個標芯方鋼。流沙前將方鋼兩頭封堵避免型砂進入，如圖8 所示。下芯調整壁厚尺寸，確認合格后使用螺桿標芯固定。

2.2 下芯過程問題及處理

2.2.1 披縫問題

芯子與外皮在模型制作過程都會有拔模斜度和余量，下芯后在芯頭接觸位置會有間隙產生，這個間隙稱之為披縫。

圖7 砂型標芯

圖8 砂芯標芯

披縫題解決辦法：在下芯過程發(fā)生的披縫問題，第一時間反饋給主管工藝員，由主管工藝員下票進行處理，從根本上解決。但是現(xiàn)場有些產品在制芯造型過程會有尺寸上的變形，造成下芯過程中的披縫問題，這樣的披縫需要在下芯后處理。

2.2.2 尺寸超差問題

在下芯尺寸調整過程中，存在尺寸超差，也就是超出公差范圍的不合格尺寸。

不合格尺寸調整方法：

1）調整吊具平衡，使得一側略高，下落后芯子會向略高的方向位移；

2）使用芯撐，調整好尺寸后驗箱，合箱完成從冒口內取出芯撐。

2.2.3 芯子固定問題

下芯后芯子會受鋼水浮力發(fā)生位移。

解決方法：從設計角度，將芯頭設計成為可以利用上箱重量進行壓實固定的形式，方便下芯操作以及芯子固定，確保尺寸合格，如圖9、圖10 所示。

圖9 砂芯

圖10 上箱

3 結論

下芯和合箱是產品生產過程中尺寸控制的關鍵，合箱前要做好精益策劃，對芯子尺寸以及鑄型尺寸進行嚴格測量，確認合格后，按照產品關鍵尺寸表內容調整并確認尺寸。芯子固定策劃，保證芯子在澆注過程中尺寸不會發(fā)生變化，也間接控制了澆注過程由于漂芯所導致的鑄件報廢事故。

總體來說，鑄件尺寸控制要在投產前進行產品產前策劃，包括工藝設計，模型制作，型芯匹配間隙預留，直至合箱尺寸過程控制。在操作過程中也要提前策劃，把問題處理在前序，為合箱序尺寸控制打好基礎，確保生產出合格的鑄型以待澆注。