司紅麗

（中航工業(yè)東安發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)公司，黑龍江哈爾濱 150066）

冷芯盒制芯是20世紀(jì)60年代末開(kāi)始逐步發(fā)展起來(lái)的新型制芯工藝。該工藝是借助于射芯機(jī)，將混有樹脂黏結(jié)劑添加物的芯砂混合料射入芯盒中，在氣體硬化劑的作用下迅速硬化成形。我公司應(yīng)用的是三乙胺氣霧冷芯盒法，其優(yōu)點(diǎn)是砂芯強(qiáng)度高，發(fā)氣量低，潰散性好，有利于保證鑄件質(zhì)量；常溫下硬化且硬化速度快、生產(chǎn)效率高、不易變形，節(jié)約成本。

為了確保射砂后砂芯完整緊實(shí)且硬化效果好，要充分考慮射嘴及排氣裝置的設(shè)計(jì)和布置。

1 射砂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

射砂系統(tǒng)主要作用是將芯砂射入芯盒內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 射砂系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)

經(jīng)過(guò)多年設(shè)計(jì)及使用經(jīng)驗(yàn)，射嘴采用的是插入式射嘴，材料為45鋼。

冷芯盒射嘴是芯砂進(jìn)入芯盒中的通道，要保證砂子能順利進(jìn)入芯盒中，同時(shí)還要考慮吹氣硬化的要求，圖2是某鑄件冷芯盒上下芯盒的設(shè)計(jì)方案，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要充分考慮砂芯的大小及形狀，射嘴的布置遵循以下原則:

1）設(shè)在砂芯的芯頭處，如圖2中A；

圖2 某鑄件冷芯盒設(shè)計(jì)方案

2）設(shè)在砂芯的大端，如圖2中B；

3）設(shè)在砂芯的平面處，盡量避免設(shè)在斜面和曲面處，如圖2所有射嘴；

4）設(shè)在砂芯深凹處及厚實(shí)部位，使砂流暢通，避免砂流直接沖到芯盒凸出部分、斜面和芯棒上，如圖2中C、E；

5）采用數(shù)量較多的射砂口時(shí)，應(yīng)對(duì)稱和均勻布置，如圖2中A、B；

6）在砂流很難進(jìn)入的狹窄地帶盡量布置射嘴，如圖2中D.

2 排氣裝置的設(shè)計(jì)

冷芯盒排氣裝置結(jié)構(gòu)有排氣塞、排氣槽和頂桿間隙等三種：

1）排氣塞排氣：排氣塞的使用靈活性大，不受位置限制，但容易堵塞，使用一段時(shí)間后，需要很好地清理或拆換。圖3為常用排氣塞的形式及規(guī)格。

圖3 常用排氣塞的形式及規(guī)格

2）排氣槽排氣：排氣槽加工方便，容易清理，使用壽命長(zhǎng)。排氣槽一般開(kāi)設(shè)在分型面、射砂面以及鑲塊、活塊的配合面上。排氣槽一般深0.2mm，寬度根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)。圖4為排氣槽示意圖。

3）間隙排氣：利用頂芯桿與芯盒之間的配合間隙排氣也是經(jīng)常采用的排氣形式。上頂芯桿與上芯盒的配合間隙一般選取0.5mm，下頂桿與下芯盒間隙為0.1mm～0.2mm以便于排氣。有時(shí)，在頂芯桿上加工排氣溝槽來(lái)增大排氣面積。

圖4 排氣槽示意圖

根據(jù)冷芯盒的工藝特點(diǎn)，在進(jìn)行冷芯盒設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)先考慮選用排氣塞排氣方式。

排氣裝置的分布位置對(duì)砂芯硬化效果起著重要作用，吹入氣體多于排出氣體，一般排氣量是進(jìn)氣量的60%左右，要根據(jù)砂芯的實(shí)際情況及設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。在設(shè)計(jì)排氣裝置時(shí)我們要確保硬化氣流能均勻地通過(guò)整個(gè)砂芯后排出，即達(dá)到硬化氣流的平衡。還要注意排氣裝置的設(shè)置應(yīng)盡量避免與射嘴直接相對(duì)，并盡可能使各射嘴至各排氣塞保持大致相同的距離。例如圖2中排氣塞的布置都躲過(guò)了射嘴位置，且與射嘴交叉布置，在兩個(gè)射嘴間都會(huì)有一個(gè)或幾個(gè)排氣塞或下頂桿，這樣就避免硬化氣流“短路”和“沖突”而影響砂芯硬化效果。

此外還要注意在砂芯厚實(shí)和深凹部位設(shè)置排氣塞，芯盒最后填充部位也要設(shè)置排氣塞以免此處射不實(shí)。

圖2中G區(qū)，在射砂面積邊緣，無(wú)法設(shè)置射嘴，此處區(qū)域射砂功能較弱，要依靠壓力差進(jìn)行緊實(shí)，所以在此處要設(shè)置多一些的排氣，并且下頂桿與下芯盒的配合間隙適當(dāng)加大到0.3mm.

圖2中D區(qū)和F區(qū)是狹長(zhǎng)的部位，僅有一個(gè)射嘴，也需要設(shè)置排氣塞來(lái)進(jìn)行排氣。

在圖2中的K區(qū)是上芯盒較窄且深凹的部位，氣流不易通過(guò)。此處設(shè)置了排氣槽，圖4為此處二維裝配示意圖。因與型面無(wú)關(guān)，故此處排氣槽深0.5mm，寬度30mm，將氣流引入到射嘴與芯盒非密封的配合間隙（間隙1mm）處排出。

3 結(jié) 論

冷芯盒在密封條件下制芯時(shí)，芯砂要完全填充型腔，并保證芯砂與硬化氣體充分接觸，因此冷芯盒的射砂系統(tǒng)及排氣裝置的設(shè)計(jì)的合理性決定了砂芯的質(zhì)量。合理設(shè)計(jì)冷芯盒的射砂系統(tǒng)及排氣裝置，有利于砂芯的緊實(shí)及硬化效果，從而得到良好的砂芯。

[1]黃乃瑜，萬(wàn)仁芳，潘憲曾.中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典[M］.南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社.

[2]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì).鑄造手冊(cè)鑄造工藝[M］.第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.