|
1 概述
组芯工艺（Cosworth），即用组芯技术生产铸件，组芯由单个砂芯组合而成。组芯技术与湿型砂工艺相比的优势在于尺寸精度高、大量减少了砂的循环、采用气体硬化单一芯砂系统（添加有机树脂的芯砂可有效地回收，回收率达95％以上）。
目前有以下几种组芯工艺方法：粘胶、螺钉紧固、注铝和锁芯工艺。
1.1 粘胶是最快速、最常用的组芯法，尺寸精度最高。主要优点：
1） 聚酷胺类型热熔粘结剂品种较多（粘胶熔化温度140－1800C，相应的粘度为2－4（Pa·s），粘结时间为3－4s；
2） 粘结处经按压后强度大增；
3） 在干燥的储存室中元储存时间限制；
4） 抗湿性能好，可抵御高潮湿空气；
5） 用量少，强度高；
6） 多种有效而经济的熔化装置。
1.2 注铝
简单连接处可以注铝，如预组合水套芯和圆筒芯。该工艺的优点在于落砂后用过的芯砂和金属铝不会混 淆。回收后的铝可被再次熔化并使用。缺点是该工艺成本高己难以自动化。
1.3 螺钉紧固
螺钉紧固不适用于圆弧芯头。另外螺钉不能被再利用。该工艺经济效率比粘胶法差，但比注铝好。
1.4 锁芯工艺
该工艺的优点是用一个通用芯固定预组合芯，但同时也是缺点。组合预组合芯必须使用昂贵的工装。通用芯生产的费用比热熔粘结胶及螺钉的费用高得多。另外，只有当组合预组合芯的工装没有被磨损时，缸体尺寸的精度才可被保证。约射制50000次后将出现尺寸偏差，必须进行检测、调整。
2 组芯工艺的经济效率
2.1 组芯工艺与湿型砂比较
图1是砂箱尺寸为1200mm×1000mm×350/350mm的有箱湿型砂造型线与用冷芯盒组芯生产线每小时生产90个4缸铝发动机缸体（2.0L轿车）的费用比较。该比较显示了用组芯法批量生产铸件不仅在技术工艺上前景广阔，而且从经济角度考虑也是如此。
图1 用湿型砂及组芯工艺年产129600个铝缸体的费用比较
2.2 组芯工艺与重力铸造相比较
用重力铸造取代湿型砂工艺，来比较一下组芯工艺与重力铸造工艺。组芯工艺将采用同样的生产数据。缸体外形在重力铸造中是采用金属模具。浇注前，将组芯放入模具中。这样，缸体内脏采用芯砂，与湿型砂工艺相似。表1是重力铸造工艺与组芯工艺年产29600件缸体的经济效益比较，其中缸体是用转台式设备生产。要达到每小时叨件缸体的生产量需3个转台，每个带3台重力浇注机。平均生产时间是120s／件。
表1 重力铸造工艺与组芯工艺费用比较
| 生产工艺 |
重力铸造 |
组芯工艺 |
| 生产设备 |
转台，每个带3台重力铸造机 |
带辅助设备的制芯机 |
| 生产能力 |
每个转台：件/120s=30件/h 共需三个转台 |
90组机芯/h |
| 年产量（1600h/年）一般利用率90% |
90件/h*1600h /年*0.9=129600件/年 |
| 芯砂最大消耗量（kg/件） |
70 |
184 |
| 芯砂组成（重量比） |
100%硅砂, 0.4%树脂,0.4%硬化剂,0.06%三乙胺 |
| 材料价格（马克/t） |
95 |
| 初始投资/马克 |
内腔造型 |
2400000 |
2400000 |
| 外形造型 |
82500009（三个转台，9台重力铸造机，9副模具） |
1400000 |
| 尾气净化 |
60000 |
300000 |
| 芯砂混制 |
500000 |
800000 |
| 总计 |
11210000 |
4900000 |
| 材料费用 |
内腔芯砂消耗（马克/年） |
0．07t组芯*129600件/年*95马克/ t =862000 |
862000 |
| 外形芯砂消耗（马克/年） |
0 |
0．11t组芯*129600件/年*95马克/ t =1354000 |
| 