制芯工艺

出处：按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《新编液压工程手册下册》第2250页（2606字）

液压件铸件，形成其内腔流道的泥芯多数细长弯曲。以阀体铸件为例，其内部流道直径细的只有4mm，尤以Φ6、Φ8、Φ10居多。其形状多为空间弯曲分布，泥芯设置排气孔、芯骨十分困难。另一方面，阀孔及油槽都有严格的尺寸与位置精度要求，在高温铁水热冲击和浮力作用下，不允许产生位移，变形和开裂。所有这些特点，决定了制芯工艺是液压件铸造技术的关键。

(1)主要工艺方式

液压件制芯工艺，根据不同的泥芯尺寸、精度、强度和生产批量有许多种类，目前国内外普遍采用以下几种。

A．覆膜砂吹芯工艺

此工艺是制造液压件泥芯的主体工艺。其工艺过程是：用吹芯机将酚醛树脂覆膜砂吹入已加热并喷涂过分型剂的芯盒中，在几十秒到几分钟的时间内加热固化，开盒后顶出砂芯。由于此法生产效率高、充型性能好、泥芯表面光洁，尺寸精确，常温抗拉强度可达3～4MPa以上，且泥芯有不吸湿不变形等优点，故特别适应在大批量生产中使用。

根据不同情况，有底吹，顶吹，侧吹多种形式。国外有的液压件铸造生产厂采用底吹法充砂，在芯盒顶部或侧面设置排气针和芯骨材料，在砂芯硬化开盒之前拔出排气针作出气孔的方式值得借鉴。

覆膜砂吹芯法使用的树脂砂与壳型用砂相同，只须按不同要求选择适宜的性能即可。

此法缺点是模具制造难度大，成本高，周期长。

B．自硬树脂砂工艺

本法是采用专用树脂及固化剂配制芯砂，手工充填芯盒，砂芯在芯盒内常温固化后出模的制芯方法。此法制得的砂芯尺寸精确，表面光洁且浇注后出砂性能好，砂芯强度也可满足要求。由于在常温下工作，模具可采用木材和塑料。

此法存在的缺点是，常温固化时间达10多分钟甚至几十分钟以上，模具利用率和生产率较低，芯砂充型性和砂芯强度均较覆膜砂吹芯差，因此不适合大批量生产。

然而，在小批量试生产中，在复杂砂芯的永久性模具制造前工艺定型的过程中，此法是目前最为适宜而且必需的手段。

在液压件铸造生产中，主要使用酸硬化自硬树脂，固化剂则使用芳基磺酸、无机酸及它们的复合物。采用双砂三混法混砂，制芯时按用量随混随用。

C．吹气冷芯盒射芯工艺

有SO₂硬化、三乙胺硬化、CO₂硬化等。

SO₂硬化是用改进型呋喃树脂与有机过氧化物(MEKP)配制芯砂。用射芯机射入芯盒后吹SO₂气体，SO₂与过氧化物释放的氧反应生成SO₃，进一步溶于粘结剂的水分中生成硫酸，催化树脂发生热缩聚反应使砂芯硬化。

三乙胺硬化法是用液体苯酚树脂和聚异氰酸脂配制芯砂，射入芯盒后吹三乙胺气雾。由于生成尿烷树脂而使砂芯硬化。

CO₂硬化法是采用添加了溃散剂的水玻璃砂射芯，吹入CO₂气后，水玻璃分解为游离SiO₂和Na₂CO₃，游离SiO₂与型砂中的水分结合生成含水的二氧化硅胶体，蒸发水分后形成硅凝胶使砂芯硬化。

吹气冷芯盒工艺的优点是能耗少，工装简单，成本低。缺点是砂芯强度低，存放易吸潮。适用于批量生产直径大于20mm的砂芯。

D．油砂手工制芯工艺

是采用干性油，主要是桐油作粘结剂配制芯砂，手工制芯后放在成型底板上烘烤硬化的制芯方法。是传统制芯工艺。由于未硬化的可塑性泥芯从芯盒中脱出，以及烘干过程的搬运，往往使泥芯变形而使铸件尺寸精度降低。因此，在液压件铸造生产中，此法仅适用于对铸件内腔尺寸精度要求不高的铸件。

(2)液压件用砂芯制造的特殊工序

为满足液压件铸件内腔诸多的技术要求，在制芯过程中，增加了一些特殊工序。主要指精整，组装，涂料等。这些工序，主要依靠手工作业，投入的人工往往是制芯的两倍或更多。国外专业液压件铸件生产厂，都配备专门工段来完成这些工序。

精整包括修补和去毛刺，采用专门的修补膏修补砂芯的局部残缺；采用小手工具去掉分盒面的毛刺并修光磨平。有些泥芯还须在专门钻具上钻出通气孔。

形成液压件复杂内腔的泥芯，往往由数个单独制造的泥芯组合装配而成，使用样板和定位卡具并用专用粘合胶粘合。为保证流道各部分的尺寸和位置精度，须设计临时芯撑或组合定位用泥芯。

无论何种制芯方式，涂料都是不可少的。而且用于液压件铸件的泥芯，对涂料的要求更高。首先要比一般铸型涂料更能防止高温铁水的渗入，耐冲刷而不开裂。同时要求能够在一定程度上防止铸件产生毛刺、脉状纹、结疤和皮下气孔。

涂敷工艺，应重点满足浸涂要求。要易涂挂并有一定的浮移特性，浸涂形成的液滴要能通过简单摇晃去掉而不留痕迹。为不影响铸件内腔的尺寸精度，涂层应控制在0．15mm以内，并要求涂膜均匀。

涂料的耐火骨料有石墨粉，铝矾土和锆英粉。载液有水基，醇基之分，水基涂料须烘烤干燥，醇基可点燃或自干。实际生产中，往往根据需要选择专业厂商购买膏状涂料，使用时加入载体稀释，并在槽中不停地用机械或气体搅拌。复杂泥芯最好进行两次涂料，组装前浸涂一次，组装后再一次刷涂。