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              懸掛式拋丸機在4GA汽油機缸體水套脈紋問題的解決方法

              文章出處:未知 編輯:拋丸機發表時間:2018-7-23 9:18:09 瀏覽人數:1086,1,0
              摘要:介紹了4GA汽油發動機缸體的生產工藝:采用KW水平靜壓造型線造型, 三乙胺法冷芯盒制芯, 中頻感應電爐熔煉鐵液, 并采用懸掛式拋丸機粗拋和DISA拋丸機精拋的清理工藝。為解決水套內腔脈紋缺陷較嚴重的問題, 采用了抗脈紋添加劑, 試驗結果表明: (1) 使用冷芯盒砂芯生產缸體鑄件時, 由于芯砂在鑄件澆注過程中承受高溫烘烤, 容易產生相變膨脹, 導致砂芯開裂, 是產生脈紋的主要因素; (2) 加入抗脈紋劑對防止冷芯盒砂芯引起脈紋缺陷能起到較好的效果, 且其成本較為低廉。

                筆者公司生產的4GA汽油發動機缸體采用KW水平靜壓造型線造型, 三乙胺法冷芯盒制芯, 在組芯、浸涂、烘干后整體下芯, 采用中頻感應電爐熔煉鐵液, 清理工部采用懸掛式拋丸機粗拋、DISA拋丸機精拋清理的生產工藝, 在生產過程中發現水套內腔的脈紋情況較為嚴重。由于發動機缸體水套為幾乎密閉的空腔, 拋丸機無法清理到內腔有脈紋部位處, 若采用人工清理, 不但效率低, 而且也無法保證質量。最終的解決方法是:在制作水套芯時, 加入一種新型的抗脈紋添加劑, 加入量為水套芯芯砂的0.5%~1.5%, 使水套內腔的脈紋情況明顯好轉, 無需或僅需少量清理, 滿足客戶對內腔清潔度的要求[1-6]。

                1 脈紋缺陷情況

                筆者公司在生產4GA系列汽油機缸體過程中, 通過內窺鏡和解剖觀察, 發現水套腔內存在較多的脈紋缺陷, 主要集中在水套根部, 存在脈紋的缸體比例接近生產總數的100% (如圖1所示) , 存在脈紋缺陷的具體位置主要集中在水套底部較為厚大的部位 (如圖2所示) 。
              圖1 脈紋Fig.1 Veins
                圖1 脈紋Fig.1 Veins


                2 原因分析

                筆者公司采用冷芯砂來制造水套芯, 其主要成分為Si O2。鑄件在澆注過程中, 由于水套砂芯各個部位的厚度差別較大, 砂芯底部較厚大部位吸熱較多, 當原砂中的石英被加熱到一定溫度時, 發生從β石英變成α石英的晶型相變, 而相變膨脹引起的熱應力導致砂芯表層開裂, 造成鐵液滲入裂紋中形成凸起的缺陷, 即“脈紋”。

                因此, 脈紋的形成主要有以下因素: (1) 砂芯材料的膨脹系數較高; (2) 砂芯的韌性或高溫強度不足以抵抗膨脹導致的裂紋。

                3 改進方案

                目前, 行業內解決冷芯脈紋的主要方法是以添加寶珠砂為代表的特種砂, 加入的比例一般由砂芯的形狀及壁厚決定, 比例范圍為50%~100%。表1為使用寶珠砂制芯時的成本分析, 筆者公司在生產4GA系列缸體水套芯時使用的原砂質量為3.75 kg, 使用寶珠砂制芯時的質量為4.5 kg。

                從表1可以看出, 寶珠砂的價格較高, 明顯提高了生產成本。為此, 筆者公司在仍使用原來的Si O2原砂、不使用特種砂的情況下, 在水套芯制芯時加入一種抗脈紋添加劑進行試生產驗證。

              圖2 水套內易產生脈紋的位置Fig.2 Position of water jacket veins

                圖2 水套內易產生脈紋的位置Fig.2 Position of water jacket veins
              表1 寶珠砂與原砂制芯時的成本對比Tab.1 Cost comparison of pearl sand and the original sand on making cores

                表1 寶珠砂與原砂制芯時的成本對比Tab.1 Cost comparison of pearl sand and the original sand on making cores

                抗脈紋劑的工作機理主要是通過一種在高溫下可分解的低密度物質, 在混砂、制芯時加入到砂芯中, 占據砂芯中砂粒之間的間隙。在澆注后受熱分解或軟化, 將其占據的位置空出來, 給砂芯膨脹提供空位, 避免砂芯過度受熱膨脹導致開裂, 從而抑制脈紋的產生。

                抗脈紋劑在混砂時加入原砂中, 由于其密度較低, 加入量過多會消耗較多的樹脂。因此, 使用抗脈紋劑時, 混砂工藝需進行調整, 樹脂加入量也要相應增加。

                按以下混砂工藝首次進行試驗:用加砂設備加入原砂 (50 kg) →手工加入抗脈紋劑 (0.75 kg) →干混30 s→加入樹脂 (2.2%) →混砂60 s→出砂。

                按以上工藝進行混砂制芯, 現場制作“8”字試塊, 抗拉強度為1.3 MPa和1.4 MPa, 滿足水套芯的強度要求, 可用于制作水套芯。除水套芯使用抗脈紋劑制芯之外, 其余砂芯仍按照原工藝, 使用原來的原砂制芯, 整體組芯, 浸涂后進行澆注。試驗所采用的熔煉、造型、澆注、清理方法等均按原有的生產工藝進行, 將所生產的缸體在水套部位進行解剖, 結果如圖3所示。

                從圖3及實際解剖情況上來看, 水套內腔的清潔度明顯提高, 未見脈紋情況;從圖3 (a) 、 (b) 的對比上來看, 抗脈紋劑起到了良好的效果。

              圖3 試生產的缸體水套解剖圖Fig.3 Anatomy of the water jacket in trial production

                圖3 試生產的缸體水套解剖圖Fig.3 Anatomy of the water jacket in trial production


                由于抗脈紋劑的加入, 實際上增加了耐火材料的總量, 故實際的砂芯強度在樹脂量不增加的情況下會有所下降, 而增加樹脂量又可能造成砂芯發氣量增大等問題。通過反復調整抗脈紋劑的加入量及樹脂加入量的比例, 并根據缸體鑄件的實際脈紋情況, 確定抗脈紋劑的加入量為0.5%。在此加入量下, 使砂芯強度、樹脂加入量和內腔質量達到了最佳的平衡點。

                4 成本分析

                在成本較低的前提下, 使用抗脈紋劑來解決缸體內腔的脈紋問題, 能夠得到較為理想的效果, 所用抗脈紋劑的成本約為10元/kg, 砂芯質量為3.75 kg, 成本分析如表2所示。

                從表2可以看出, 抗脈紋劑能夠以較低的成本取得較好的效益。

              表2 單個砂芯成本對比Tab.2 Single sand core cost comparison

                表2 單個砂芯成本對比Tab.2 Single sand core cost comparison
              懸掛式拋丸機在4GA汽油機缸體水套脈紋問題的解決方法
                懸鏈通過式拋丸機主要適用于大批量工件的拋丸處理。從結構形式上,一般可分為Q38系列連續通過式,Q48系列普通懸鏈步進通過式、Q58系列積放鏈式等類別。其工作原理是工件隨吊鏈可連續運行、步進運行或采用先進的積放推式懸鏈輸送工件,使工件在裝卸料以及拋丸區分別處于停止狀態,實現定點裝卸和定點拋丸工序,根據工件不同可單點吊重50~2000kg,且生產率高,運行可靠,對各類易吊掛類零件的大批量清理,非常適用。

                如發動機缸體缸蓋、電機殼體、齒輪、摩托車發動機殼體、機車鉤尾框組件、轉向架組件、五金工具殼體、水泵等清理效果尤佳。是汽車、拖拉機、柴油機、電機、閥門等行業的理想選擇等。一般可按照用戶產品要求設計制作。懸鏈式拋丸清理機是一種單行程懸鏈連續式拋丸清理設備,它具有工件靜態裝卸、自動快速輸送與定位,工件旋轉拋丸清理。整機采用常規電器控制,工件的輸送軌道無級調速。適合于大批量、鑄鋼、鑄鐵、及焊接件的全方位拋丸清理,用于各種形式的可吊掛式工件。通過拋丸清理,不但可以去除工件表面的銹蝕,清理掉結構件上的焊渣,還可以消除工件的焊接應力,提高工件的抗疲勞強度,增加工件噴漆時的漆膜附著力,并最終達到提高整個工件表面及內在質量的目的。廣泛用于冶金、石油、化工、機械等行業

              <div ="margin-left:="" 40px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;"><div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋體,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">一、本機具有設計先進、結構合理、運行可靠、生產效率高的特點
              <div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋體,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">二、本機借助PLC電氣控制,彈丸可控閘門以及彈丸輸送等故障檢測,實現整機自動控制,從而具有生產率高、可靠性好和自動化程度程度先進等特點。
              <div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋體,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">三、 拋丸室體采用型鋼、鋼板焊接而成箱型結構,強度高而不會產生振動。拋丸室拋射熱區護板采用ZGMn13護板,在耐磨、防彈丸打擊方面的性能有很大的提高,壽命可達17000小時以上。
              <div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋體,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">四、除塵系統采用當前國際上最先進的脈沖式反吹除塵器,充分滿足現代環保除塵要求。除塵效果符合《大氣污染物綜合排放標準》要求。<div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋體,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">五、采用具有國內最高市場保有率、大拋丸量、高拋射速度的Q034z15懸臂離心拋丸器,能顯著地提高清理效率和勞動生產率,保證了清理效果。拋射帶對稱布置,可以使工件受到較全面柔和的彈丸沖擊,既能達到理想的清理效果,又保證工件不會變型。一次拋打和二次反彈彈丸以提高彈丸利用率,使彈丸覆蓋均勻一致。<div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋體,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">六、 工件承載體采用龍門架結構,可保證工件在懸鏈吊掛下無障礙自由連續輸送,最大限度滿足工件的清理要求與操作安全。<div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋體,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">七、分離器采用滿幕簾式分離器,分離效果好。丸、渣、粉塵分離效率達到99%。<div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋體,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">八、 采用先進的三級密封防護方式,密封效果良好。<div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋體,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">九、 工件輸送采用步進通過式,用戶可根據自己不同工件的要求隨意調整拋丸清理時間,以控制生產率與清理質量。工件可連續不斷的進行裝料、雙工位拋丸清理、卸料?蔀橛脩艄澥〈罅康娜肆、物力,提前施工周期,節約能源消耗。<div class="para" label-module="para" ="widows:="" 1;="" text-transform:="" none;="" background-color:="" rgb(255,255,255);="" text-indent:="" 2em;="" zoom:="" font:="" 14px="" 24px="" arial,="" 宋體,="" sans-serif;="" word-wrap:="" break-word;="" white-space:="" normal;="" margin-bottom:="" 15px;="" letter-spacing:="" color:="" rgb(51,51,51);="" word-spacing:="" 0px;="" -webkit-text-stroke-width:="" 0px"="" style="padding: 0px; margin: 0px;">十、 吊鉤行走槽采用先進的柔性鋼芯橡膠板、尼龍毛刷、氣控拉蓋板三級密封防護方式,密封效果良好。青島神力青鳥鑄造機械有限公司
              品牌:青島華盛泰
              型號:Q38,Q48,Q58
              加工定制:
              類型:懸掛式
              作用對象:發動機殼汽車輪轂
              滾筒直徑:1380 mm
              拋丸量:350--500
              除塵風量:5800

                5 結論

                (1) 使用冷芯盒砂芯生產缸體鑄件, 由于芯砂在鑄件澆注過程中承受高溫烘烤, 容易產生相變膨脹, 導致砂芯開裂, 是產生脈紋的主要因素。

                (2) 加入抗脈紋劑對防止冷芯盒砂芯引起脈紋缺陷能起到較好的效果, 且其成本低廉, 能夠提高鑄件的內腔質量。
              本文來源青島華盛泰拋丸機:http://www.muzwedding.com/jishu/1086.html
              關鍵詞:拋丸機 拋丸清理機 青島拋丸機 路面拋丸機 履帶式拋丸機 吊鉤式拋丸機
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