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射芯機(jī)射砂緊實(shí)原理及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)

隨著對(duì)中小鑄件的質(zhì)量要求不斷提高，覆膜砂制芯工藝得到越來越廣泛地運(yùn)用。筆者長(zhǎng)期與射芯機(jī)和射芯模打交道，在實(shí)踐中不斷思考和分析射砂成型的原理，今得到了一些理性認(rèn)識(shí)，同時(shí)也積累了一些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)總結(jié)如下，以供同行們參考。

1、原理

不同的鑄件，就有不同的砂芯形狀，也就有不同的模具型腔與結(jié)構(gòu)，但萬變不離其宗：射砂過程就是所射“砂”的動(dòng)能在型腔內(nèi)衰減的過程。也就是說，如砂芯某一處沒射足或沒射致密，我們可以理解為：當(dāng)“砂”到達(dá)該處前動(dòng)能已衰減至零。

2、認(rèn)識(shí)

根據(jù)動(dòng)能P=1/2mv2的原理，可得出以下各點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

2.1 射口宜小不宜大

在射砂壓力確定以后，“砂”的動(dòng)能由m和v的決定，但由于v是平方關(guān)系，所以，“砂”的速度（v）相對(duì)“砂”的質(zhì)量（m）來說更重要。通常的射口為φ8、φ10、φ12，極少有φ12以上的。

2.2 把合模間隙（無論是冷態(tài)時(shí)還是熱態(tài)時(shí)）控制在0.2mm以下，是射砂成型良好的關(guān)鍵。

我們理解，“砂”是被“氣”裹挾著充型的，“砂”的速度決定于裹挾它的“氣”的壓力，所以，避免射砂后，“氣”快速泄漏是關(guān)鍵所在。當(dāng)然充型完之后，保持型腔適當(dāng)排氣也是不可少的。實(shí)踐證明，只有把射芯模左右（或上下）模具合模間隙控制在0.2mm以下，才能確保射制出良好的砂芯。不僅如此，對(duì)于大型腔，筆者提醒注意：靠近射口附近型腔的“排氣能力”不宜太好，即不放排氣塞，少放頂桿等。

2.3 在離射口遠(yuǎn)的遠(yuǎn)端要有充分的排氣

通常的情況是“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”，在型腔的中部往往也有局部不致密的情況，這肯定是由于：此處窩“氣”，而不是此處“砂”無動(dòng)能。解決這種現(xiàn)象的方法：主要選擇增加遠(yuǎn)端排氣能力，其次才是在“窩氣”處適當(dāng)加裝“排氣塞”（如型腔中間部分的孔、封閉腔）。更多的情況是，當(dāng)遠(yuǎn)端排氣能力增加后，此處的“窩氣”就不見了。草率地在窩氣處加裝“排氣塞”或“排氣槽”，有可能會(huì)出現(xiàn)遠(yuǎn)端射不好的風(fēng)險(xiǎn)（中間動(dòng)能衰減太大）。

現(xiàn)實(shí)中，人們往往在型腔的中間部位加裝“排氣塞”和“排氣槽”，而且非常普遍和隨意。型腔的排氣塞、排氣槽是星羅棋布的。筆者認(rèn)為，型腔內(nèi)除了適當(dāng)加裝頂桿外（也有排氣功能），所有的排氣都應(yīng)放在遠(yuǎn)離射口的遠(yuǎn)端，而且是越多越好（以不噴砂為原則），這樣既不影響射“砂”過程中的動(dòng)能損耗，又解決了射“砂”后的排氣問題。

2.4 縮短射“砂”行程、多射口、射口設(shè)置在阻擋“物”少的位置等都有利于降低射“砂”動(dòng)能的衰減，這些都有助于射制出良好的砂芯。

2.4.1 如圖1所示：當(dāng)L較大（＞400）時(shí)，圖1射砂方式不如圖2射砂方式利于射砂成型?！吧啊痹谛颓恢械男谐淘蕉蹋錆M型時(shí)的動(dòng)能衰減越小。

2.4.2圖2中設(shè)計(jì)了三個(gè)射口（根據(jù)需要，也可以選擇四個(gè)或五個(gè)射口），較圖1兩個(gè)射口相比，可縮短射砂時(shí)間，有利于快速成型。

2.4.3射口要設(shè)置在阻擋小的位置，即射口正對(duì)的型腔通道上盡量少阻擋“物”，以減小動(dòng)能損失，尤其是靠近射口處的阻擋“物”，對(duì)剛射入型腔內(nèi)的“砂”動(dòng)能損失影響更大。對(duì)于殼型模具，通常會(huì)在型腔中人為增設(shè)射砂通道，既利于成型又增加了殼型的剛性。

3、經(jīng)驗(yàn)

筆者在認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上總結(jié)出了一些經(jīng)驗(yàn)，可供同行們參考。

3.1 射砂壓力控制在0.25MPa～0.45MPa為好

良好的型腔遠(yuǎn)端排氣，可有效降低射砂壓力，減小模具型腔的磨損，有利于提高模具壽命。

3.2 熱態(tài)“碰模”很重要

對(duì)于一些曲面分型的模具，冷態(tài)合模良好，但模具加熱后，由于動(dòng)定模具膨脹不一致，合模銷、套卡死從而合模不到位，因而會(huì)影響射砂成型。這時(shí)候，應(yīng)該請(qǐng)模具鉗工在模具加熱到200℃左右時(shí)繼續(xù)“碰模”，直至合模間隙≤0.2mm。

3.3 盡量減小分型面的接觸面積

建議在型腔四周留30mm寬的接觸面，其余部分（除復(fù)位桿等需要外）都加工至平面下3 mm ～5mm，以減少合模不到位的可能性（射砂后因砂粒等粘在分型面上）。

3.4 測(cè)溫點(diǎn)的位置應(yīng)遠(yuǎn)離加熱管（距加熱孔邊緣≥40mm）

通電后，加熱管四周很快升溫，如測(cè)溫點(diǎn)靠加熱管太近，則溫控儀測(cè)的溫度很快就到達(dá)設(shè)定溫度（220℃～250℃），交流接觸器就會(huì)斷開，但斷開后不久，測(cè)溫點(diǎn)溫度馬上降低到設(shè)定溫度之下，交流接觸器迅即通電，但通電后不久又?jǐn)嚯?，斷電后不久再通電，如此反?fù)，不僅使電器元件易于損壞，而且模具溫度上升很慢，熱損失加大，生產(chǎn)效率很低。

3.5 開合模平行度≤0.2mm

筆者曾遇到設(shè)備動(dòng)、定模板平行度達(dá)2mm的情況，模具合上后，或上或下或前或后有≥0.2（有的甚至大于1mm以上）的縫隙，射“砂”時(shí)局部噴砂，砂芯射不完整而且不致密。根本原因是設(shè)備動(dòng)、定模板平行度超標(biāo)，亦或是模具左右（或上下）背面間的平行度超標(biāo)造成的。

3.6 模具加熱后頂板運(yùn)動(dòng)要自如

頂板通常由兩塊組成，一塊底板，一塊夾板。通常要求：夾板壓緊底板后，頂桿不能被夾死，要能轉(zhuǎn)動(dòng)自如（隨形頂桿需防轉(zhuǎn)除外），同時(shí)，當(dāng)模體加熱膨脹后，頂桿在頂板內(nèi)有左右膨脹位移的空間（將底板上頂桿孔銑成腰形）而不至發(fā)生因模體內(nèi)頂桿隨模體膨脹、頂板內(nèi)頂桿沒有隨頂板膨脹（或膨脹不夠）、又沒有位移空間而造成頂桿傾斜、憋死、活動(dòng)不自如的現(xiàn)象。一旦頂桿傾斜、憋死、活動(dòng)不自如，則合模就難以合好，射砂則會(huì)出現(xiàn)噴砂、泄氣等，就難以射出良好的砂芯。

3.7 相鄰型腔間的距離≥20mm

為防止相互竄氣，在設(shè)置多個(gè)型腔時(shí)，筆者建議型腔間的距離不小于20mm，為杜絕竄氣，在相鄰型腔間分型面中央加工一道3mm～5mm溝槽，在溝槽中鉆一到數(shù)個(gè)φ4～φ5的孔，與外界相通，可有效阻斷型腔間的竄氣。

4、結(jié)束語

要射出高質(zhì)量的砂芯，首先要有合乎要求的制芯設(shè)備及模具，其次要選擇合適的操作參數(shù)，兩者缺一不可，在嚴(yán)格地“軟”“硬”結(jié)合的條件下，才能可靠地得到高質(zhì)量的砂芯。

（轉(zhuǎn)自：《鑄造裝備》雜志2014年6月刊）