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廣東中鑄機械設備有限公司
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河南全自動水平無箱造型機
1．優先采用砂型鑄造
據統計，我國或是上，在全部鑄件產量中，60～70％的鑄件是用砂型生產的，而且其中70％左右是用粘土砂型生產的。主要原因是砂型鑄造較之其它鑄造方法成本低、生產工藝簡單、生產周期短。所以象汽車的發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件都是用粘土濕型砂工藝生產的。當濕型不能滿足要求時再考慮使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土濕型砂鑄造的鑄件重量可從幾公斤直到幾十公斤，而粘土干型生產的鑄件可重達幾十噸。
一般來講，對于中、大型鑄件采用鑄造造型機，鑄鐵件可以用樹脂自硬砂型、鑄鋼件可以用水玻璃砂型來生產，可以獲得尺寸精確、表面光潔的鑄件，但成本較高。 當然，砂型鑄造生產的鑄件精度、表面光潔度、材質的密度和金相組織、機械性能等方面往往較差，所以當鑄件的這些性能要求更高時，應該采用其它鑄造方法，例如熔模（失臘）鑄造、壓鑄、低壓鑄造等等。
2．鑄造方法應和生產批量相適應
例如砂型鑄造，大量生產的工廠應創造條件采用技術*的造型、造芯方法。老式的震擊式或震壓式造型機生產線生產率不夠高，工人勞動強度大，噪聲大，不適應大量生產的要求，應逐步加以改造。對于小型鑄件，可以采用水平分型或垂直分型的無箱高壓造型機生產線、實型造型生產效率又高，占地面積也少；對于中件可選用各種有箱高壓造型機生產線、氣沖造型線，以適應快速、高精度造型生產線的要求，造芯方法可選用：冷芯盒、熱芯盒、殼芯等高效制芯方法。 中等批量的大型鑄件可以考慮應用樹脂自硬砂造型和造芯。
單件小批生產的重型鑄件，手工造型仍是重要的方法，手工造型能適應各種復雜的要求比較靈活，不要求很多工藝裝備?？梢詰盟Ａ靶?、VRH法水玻璃砂型、有機酯水玻璃自硬砂型、粘土干型、樹脂自硬砂型及水泥砂型等；對于單件生產的重型鑄件，采用地坑造型法成本低，投產快。批量生產或*生產的定型產品采用多箱造型、劈箱造型法比較適宜，雖然模具、砂箱等開始投資高，但可從節約造型工時、提高產品質量方面得到補償。
低壓鑄造、壓鑄、離心鑄造等鑄造方法，因設備和模具的價格昂貴，所以只適合批量生產。
3．造型方法應適合工廠條件
例如同樣是生產大型機床床身等鑄件,一般采用組芯造型法，不制作模樣和砂箱，在地坑中組芯；而另外的工廠則采用砂箱造型法，制作模樣。不同的企業生產條件（包括設備、場地、員工素質等）、生產習慣、所積累的經驗各不一樣，應該根據這些條件考慮適合做什么產品和不適合（或不能）做什么產品。
4．要兼顧鑄件的精度要求和成本
各種鑄造方法所獲得的鑄件精度不同，初投資和生產率也不*，終的經濟效益也有差異。因此，要做到多、快、好、省，就應當兼顧到各個方面。應對所選用的鑄造方法進行初步的成本估算，以確定經濟效益高又能保證鑄件要求的鑄造方法。
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隨著我國資源與環境壓力的日益增大，政fu部門提出了“實現可持續發展、建設資源節約型、環境友好型社會”與“要確保實現十一五規劃中確定的能耗降低20%、主要污染物排放總量減少10%”的目標。在我國，鑄造在機械制造業中占有十分重要的地位，鑄件產量已連續6年位居世界*，鑄造企業已超過27000多家，其中除少數大型企業鑄造技術*、生產設備精良、環保措施基本到位外，大多鑄造企業依舊制造技術落后、生產設備陳舊、環保問題未提到工作日程上來。
我國鑄造行業面臨環境保護的嚴重困擾。據報道，我國采用手工造型為主的鑄造廠占80%~95%，沖天爐配備有效環保設施的不到總數的5%，工廠現場環境惡劣、勞動作業條件差、制造技術落后、粗放式生產鑄造企業占80%以上。從鑄造產業結構來看，企業既有從屬于主機生產廠的鑄造分場或車間，也有專業鑄造廠，還有大量的鄉鎮鑄造廠。就生產水平和規模來看，既有機械化程度高、工藝*、年產數萬噸鑄件的大型鑄造廠，也有設備簡陋、手工操作、工藝落后、年產百余噸鑄件的小型鑄造廠。近幾年，由于受能源、環境因素和勞動力價格的影響，西方發達工業國家的鑄件產量減少，逐漸轉向發展中國家采購一般鑄件，但同時又向發展中國家出口技術含量高、高附加值的優質鑄件。當前，世界經濟化進程的加速為我國鑄造業的發展提供了機遇，又提供了挑戰。和國內市場對我國鑄件的需求呈持續增長的發展態勢。
結合我國現有鑄造技術水平與存在的主要問題，從以下幾個方面初步探討實現“綠色環保鑄造”的有效途徑：
1） 編制鑄造行業的綠色制造標準鑄造行業產品設計理論和方法、材料應用技術、制造工藝與裝備技術、測試技術、自動化技術等基礎技術，是鑄造行業賴以生存和發展的相互關聯、相互影響、*的基礎技術組成部分。：①進行綠色鑄件及鑄造工藝設計，保證鑄件產品及鑄造生產過程的“先天綠色質量”，在源頭確保鑄件全壽命周期環境屬性的優化；②考慮直接消耗能源、資源并排放污染物、廢棄物的重要影響因素，采用綠色鑄件工藝及工藝裝備技術，將原輔材料（輸入）轉化為鑄件（有用輸出），從而實現真正意義上的“綠色環保鑄造”生產；③以清潔、環保型原輔料及其應用技術替代傳統原輔料及其應用技術；④采用*快速準確的檢測及控制技術，優化鑄造生產過程，消除或減少鑄件廢品，提高鑄件成品率，減輕由于檢測不及時或失準而造成的能耗及污染，實現“綠色環保鑄造”；⑤采用適用有效的末端治理技術，減少已產生污染物向環境排放。除了對上述幾個方面提出技術要求外，還應結合我國鑄造國情，使企業能夠采用的治理方案（低成本、高效率地）實現終排污能達到國家環保標準的要求。
2） 從鑄造工藝、造型材料和鑄造裝備等多方面入手
我國鑄造行業環?，F狀令人擔憂，可從鑄造工藝、造型材料和鑄造裝備等多方面入手促進鑄造行業環保：①鑄造工藝和造型材料：砂型鑄造是鑄造工藝的主要方法，占整個鑄件生產的80％~90％。在鑄造生產中，由砂型鑄造的造型材料帶來的粉塵污染、空氣污染及固體污染較為嚴重。所以要實現砂型鑄造的綠色清潔生產，應盡量采用綠色的無機黏結劑，并盡量降低黏結劑的加入量（盡量不加黏結劑），這樣對解決舊砂的再生回用問題大有益處，對環境的壓力也將大大減小。在目前涉及的砂型鑄造的各種方法中，采用無黏結劑干砂造型的消失模鑄造和V法鑄造、采用有黏結劑的水玻璃砂型鑄造是可能實現“綠色環保鑄造”生產的工藝方法。無黏結劑的消失模鑄造被譽為“21世紀的鑄造新技術”、“鑄造中的綠色工程”等；②鑄造裝備：目前我國鑄鐵件大多采用沖天爐進行熔煉生產，采用清潔高壽命耐火材料，高效熱風連續沖天爐，鐵液封閉運輸處理、澆注和型上處理技術，可減少金屬氧化和渣的生成量；采用鑄造環境控制委員會*措施爐料的預凈化處理技術，可減少熔煉過程中粉塵的散發量；采用水冷?；癄t渣技術，可使爐渣成為效率高的建筑材料；綜合利用沖天爐的廢氣。此外鑄造生產中，產生粉塵、噪聲等工藝設備，如運輸、篩分、清理、落砂等設備，可從產品結構上進行改進，使其不揚塵或少揚塵。
4） 開發廢氣物的資源化處理新技術如何保護生態環境和大限度地節約資源，目前已成為各國鑄造工作者迫切追求的目標，為此我國的鑄造企業在新建或進行技術改造時，應該同時統籌廢棄物的綜合再利用工作，可從以下幾個方面著手：①在設計改造方案時，首先考慮增加對于環境保護的投入，建議環保投入應占總投資額的15%以上；②采用機械化、自動化、封閉化的*鑄造設備來實現環境保護的目標；③采用清潔的生產工藝改善作業環境；④參照國外鑄造企業廢棄物的處理方法，開發鑄造廢棄物的資源化處理新技術；⑤堅持循環經濟的減量化原則、再利用原則、再循環原則。
“綠色環保鑄造”是社會可持續發展戰略在制造業中的一個體現，應對我國鑄造業的生產能力、技術水平、產品質量等級、能耗和原材料、鑄造技術人才、質量管理水平和排放廢砂、廢氣、粉塵、廢渣、噪聲等情況入手，借鑒國外理論研究與實踐的成果，根據我國鑄造行業環保現狀、鑄造技術水平的基本特征、存在問題和環保設計的基本要求，建立鑄造生產過程中不同的生產環節環保設計的基本標準，作為我國鑄造企業的新建、改建、擴建和技術改造項目的目標，規范鑄件生產的企業行為，大力抓好環境保護與實現“綠色環保鑄造”，提升我國鑄造行業的技術水平，滿足國民經濟快速發展的需要。
用粘土砂作為鑄造造型材料生產鑄件，是較為傳統的工藝且應用較為廣泛的。例如現在鑄造工藝上的射壓造型、半自動造型、震壓式造型、氣沖造型及全自動造型機等，也都是以使用粘土濕型砂為前提的。各種新工藝的實施，使粘土濕型砂在鑄造生產中的地位更加重要，也使粘土濕型砂面臨許多新的問題，促使我們對粘土濕型砂的研究不斷加強、認識不斷深化。
在各種砂鑄造造型工藝蓬勃發展的今天，粘土砂造型適應鑄造造型條件的能力*，這也是粘土砂造型的一大優點，據信息報道，在日本鑄造業中，以粘土濕型砂制造的占73%以上；美國鑄造業中，以粘土濕型砂制造的占80%以上?，F如今，隨著科學技術水平的快速發展，各個生產產業對鑄件的需求越來越大，對產品鑄件的質量要求也越來越高，對企業的生產率也帶來了巨大的挑戰。如果砂處理造型的性不能充分適應具體生產條件要求，或者不能有效的控制其穩定、*，則對于鑄造企業一個*發展是非常不利的。
在粘土濕砂造型環境中，有許多不斷改變的因素。如果有一種或多種關鍵性的條件不能保持在控制范圍之內，那么鑄件生產中是很容易出現問題的。一個完整性的砂處理造型系統，應該監控型砂的性能，如有問題，應能及時對行為發出警告。由于各鑄造廠砂處理的系統設置不同，選用的造型設備也打不相同，所以想擬定一套通用的粘土砂造型控制方案是做不到的。在這里本人提出一些目前已被廣泛認同的控制要點。
粘土濕型砂鑄造造型的注意要點
一．對于舊砂的處理
用粘土濕型砂造型，澆注以后，除貼近鑄件的部分型砂中活性膨潤土受熱失效成為死粘土外，大部分型砂可以回收使用。這是粘土濕型砂的主要優點之一。
配制粘土濕型砂時，舊砂用量一般都在90%以上，如果對舊砂的處理不當，無論怎樣加強混砂，無論添加什麼輔助材料，都不可得到好的型砂。所以，對舊砂進行有效的處理，是保證型砂質量的前提。
1．舊砂溫度的控制
熱砂問題，已被*為粘土濕型砂鑄造必須面對的大問題。型砂溫度太高，鑄件容易產生夾砂、表面粗糙、沖砂、氣孔等缺陷。熱砂對鑄件質量的負面影響，主要由于以下幾個方面：
·由于熱砂使水分蒸發，混砂時無論怎樣注意，也難以控制型砂的性能；
·將熱型砂送往造型機的過程中，由于水份損失，型砂性能改變，造型時實際上用的型砂，其性能與混砂時控制的性能差別很大；
·造型時，熱型砂的水分容易在模樣表面上凝結，型砂粘模；
·合型后，熱砂的水分蒸發，凝結在冷的芯子上，會使芯子的強度降低，鑄件也易于產生氣孔； ·如果舊砂要貯存在砂斗中備用，則熱砂容易粘附在 砂斗壁上。嚴重時，砂斗四周堵滿了型砂，只剩中間一個孔洞，使系統中的型砂只有一部分周期使用，這部分型砂周轉快、溫度又會進一步提高，使熱砂問題更加嚴重。
那么多高溫度的砂算是熱砂？判斷熱砂的溫度界限，是看其是否使混砂、造型及鑄件質量方面出現問題。對此，許多研究者從個方面進行了研究；有人研究了型砂溫度對其性能穩定性的影響；有人研究了溫度對膨潤土-水系統流變性的影響；有人研究了型砂溫度與鑄件質量的關系。各方面的研究，得到了*的結論，即：為保證型砂的性能穩定，溫度應保持在50℃以下。而冷卻型砂較有效的辦法是加水，但是，簡單的加水，效果是很差的。一定要吹入大量空氣使水分蒸發，才能有效地冷卻。即使加水后向砂表面吹風，也不能有多大的改善。加水后，要使水在型砂中分散均勻，然后向松散的砂吹風，使水分迅速蒸發，同時將蒸汽排除。
2．舊砂的水分控制
幾乎所有的鑄造廠都檢查和控制混成砂的水分，但是，對于嚴格控制舊砂水分的重要性，很多鑄造廠的和技術人員還缺乏足夠的認識。
進入混砂的舊砂水分太低，對混砂質量的影響可能并不亞于砂溫過高。特別是鑄型澆注以后，由于熱金屬的影響，很多砂粒表面上的土-水粘結膜都脫水干燥了，加水使其吸水恢復塑性是很不容易的。舊砂的水分較低，在混砂機中加水混碾使之達到要求性能所需要的時間就越長。由于生產中混砂的時間是有限的，舊砂的水分越低，混成砂的綜合質量就越差。目前，各國鑄造工作者已有了這樣一種共識：進入混砂機的舊砂，水分只能比混成砂略低一點。較好的做法是：在舊砂冷卻過程中充分加水冷卻后所含的水分略低于混成砂。這樣，從砂冷卻到進入混砂機還有一段相當長的時間，水可以充分潤濕舊砂砂粒表面上的膨潤土。更好的做法是：在系統中設混砂機對舊砂進行預混，冷卻后的舊砂在預混混砂機中加水進行預混，以改善舊砂中膨潤土和水的混合狀態。國外，有的鑄造廠預混時，將需補加的新砂、膨潤土、煤粉等附加料全部加入。型砂中的膨潤土和水在混砂機進一步得到調制，型砂的性能就更為穩定*。
3．舊砂的粒度
對于用粘土濕型砂制造的鑄鐵件，型砂的粒度以細一些為好。由于混砂時舊砂用量一般都在90%以上，決定型砂粒度的因素主要是舊砂。新砂加入量很少，不可能靠加入新砂來改變型砂的粒度。所以，應該經常檢測舊砂的粒度。
4．吸水細粉的含量
吸水細粉中主要是死粘土，還包括焦化的煤粉細粒和其他細粉。吸水細粉在混砂時會和膨潤土爭奪水分，使混成砂達到可緊實性目標值所需的水分增高。但是，據目前大家的認識，吸水細粉的吸水能力比膨潤土強，而保持水分的能力卻低于膨潤土。因此，在型砂中加水量略有不當時，吸水細粉對型砂性能有一定的"微調和穩定"作用。水分高時，細粉首先吸水，膨潤土所吸收水可較穩定*；混成砂在輸送過程中水分蒸發時，吸水細粉所吸的水先蒸發，粘結砂粒的粘土膏中的水分較為穩定，型砂的性能也就較小波動。因此，吸水細粉含量比例不能太高，否則易于導致鑄件上產生針孔、表面粗糙和砂孔的缺陷。吸水細粉的含量并非越低越好，將其控制在2-5%之間，含量太低，則型砂的性能不易于砂型的穩定和緊實性。
二．新砂的補加
粘土濕型砂在系統中反復使用，由于鑄件粘附的砂粒被帶走，部分膨潤土受熱成為死粘土，煤粉受熱失效以及抽塵系統吸走粉狀材料等因素，補加新材料以保持系統砂的總量穩定、性能*是必要的。這里，只簡單談談各種材料補加量的確定，不想羅列各種材料的規格。
1. 新砂
用新砂配成的型砂，是簡單的混合物?；焐皶r補加的新砂不宜太多，以保持系統砂總量穩定為原則。新砂加入量太多，會對型砂質量有負面的影響。我國鑄造廠一般散落砂都較多，很多廠新砂補加量為5-8%，這也是合適的。
2. 膨潤土和其他黏結劑相比
膨潤土有一個重要的特點，就是它具有一定的耐熱能力。只要加熱溫度不太高，脫除了自由水的膨潤土只要加水，仍能恢復粘能力。而活性膨潤土的粘結能力，只有在加水以后才能表現出來。不同的膨潤土，喪失粘結能力的溫度不同。
3. 煤粉
鑄鐵用粘土濕型砂中的煤粉含量，要根據鑄件的特點，煤粉的質量具體確定。煤粉含量大致上宜控制在3.54-5.54%之間。
混砂時補加的數量，須根據舊砂中有效煤粉的測定值來確定。舊砂中有效煤粉量的測定方法，這里就不說了。
三、混砂
1. 混砂的主要作用是：將型砂中各組分混合均勻，使水分充分潤濕粘土，并使粘土膏涂布在砂粒表面上。目標是使型砂具有適應造型設備的性能，由于粘土膏是半固態粘性物料，達到上述目標所需的能量很大。 如果混砂設備的功率不高，或混砂時間不夠，粘土就不能充分發揮其粘結作用，型砂的強度不高，其它性能也不好。
2. 如果增加型砂中的水分，使粘土膏的水分增高、粘度下降，就可以減少涂布粘土膏所需的能量，即混砂時間可以縮短。但是，由于粘土膏的粘度下降，型砂的濕強度也急劇下降，這種辦法實際上是不可取的。
3.合理的加料順序
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