利用triz创新理论解决铸件气孔问题

立
板
浇注系统
气
卷气 浇注系统设
浇注过程 憋气
孔
铝液含
工房湿度大
气量高
计不合理
浇注过程 不平稳
冷铁排气 不畅通
铝液吸 气大
铝液凝固过 程产气
法
环
测
图 3 立板气孔缺陷分析
由于气孔发生在铸件 L 型活块的内部，被凝固的 金属包围，而且气泡是在凝固过程中产生，并在此处 固化，对问题的相关环境进行分析后，我们运用TRIZ 创新方法中经典、适用的小人法对该问题进行求解。
总第 184 期 2019 年第10 期
创新发展
现代工业经济和信息化 Modern Industrial Economy and Informationization
Total of 184 No.10，2019.2019.10.08
利用 TRIZ 创新理论解决铸件气孔问题
梁福顺， 张焕珍， 刘 彧
（山西汾西重工有限责任公司， 山西 太原 030024）
摘 要：研究了 TRIZ 创新方法在生产过程中解决问题的过程。结果表明，创新原理中的九屏幕法、小人法等可
极大限度上打破了人的惯性思维，联系问题点的资源对问题原理进行分析；同时，运用查找矛盾矩阵表及相应
原理的方案进行阐述，通过在冷铁上制孔的方案，对铸件在铸造过程中发生的排气不畅通的问题进行解决，取
铸件立板
图 1 铸件缺陷位置结构图
在铸件后续加工过程中，在该 L 型立板位置发 生了大量的气孔缺陷（如图 2 所示），不能满足铸件 的要求，出现了大量的不合格品，造成生产成本的浪 费，以及不合格品库存管理浪费。
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图 2 铸件气孔缺陷
针对铝液在凝固过程中，排气不畅通这个要因， 小组成员进行了初步的方案制定。
冷铁小人 金属小人
气泡小人
砂型小人
液态
通过对方案可实施性、安全性、成本等几方面进 行综合评定，选出最佳方案并进行实施，效果验证。
既需要冷铁对热结部位进行激冷；同时该位置 不适合放冷铁以便正常排气，所以形成一个矛盾对。
查找分离方法与发明原理之间的对应关系，分 析如下：
1）时间分离。在凝固过程中冷铁起到激冷作用， 而在排气时，不要冷铁，以便砂型排气；联想到的方 案是，将冷铁放在活块的下方。
得了良好的效果。
关键词：TRIZ 创新方法；小人法；铝合金铸造
中图分类号：TG250.6
文献标识码：A
文章编号：2095-0748（2019）10-0019-03
引言 TRIZ 是俄罗斯人阿奇舒勒创立的创新方法理
论体系，是发明问题解决理论，它成功地揭示了创新 发明的内在规律和原理，着力于澄清和强调系统中 存在的矛盾，其目标是完全解决矛盾，获得最终理想 解[1]。同时，TRIZ 创新方法是打破思维惯性的有力工 具，通过寻找解决问题的相关系统内资源，以最小的 成本，在最大程度上解决当前问题。同时，TRIZ 创新 方法来源于几百万份专利，是专利原理抽象和总结， 通过对产品功能描述、产品进化路线、进化趋势的预 测，对行业趋势的分析和预测等等，来加快产品的研 发设计进程，是企业提高核心竞争力的有效方法[2]。 创新方法可有效解决企业生产过程中遇到的难题， 但目前相关报道应用方面的文章不是很多，本文主 要研究在铸造生产过程中发生问题后，以问题发生 为入手点，开展创新方法理论的应用，可有效解决生 产过程中的问题，为企业带来巨大经济效益，同时为 该理论的应用提供了参考。 1 问题描述
2）空间分离。凝固过程中，冷铁具有激冷作用， 产生气体后，冷铁又具备排气的作用；联想到的方案 是，将冷铁表面制孔，以便排气。
3）条件分离。凝固过程中冷铁具有激冷作用，产 生气体后，利用砂型排气；联想到的方案是，在活块 的顶端钻出两个排气孔，通过砂芯内部。 3 方案及理想度分析
由砂芯的结构可以看出，在活块下方的砂芯厚 度较薄，若把冷铁至于下方，容易发生冷铁坍塌的现 象，若制作立板和法兰一起激冷的随形冷铁（如下页 图 4 所示），冷铁的厚度为 40 mm，计算冷铁的重量 约为 9.8 kg。
收稿日期：2019-07-29 作者简介：梁福顺（1983—），男，毕业于沈阳工业大学材料学 专业，硕士，工程师；张焕珍（1984—），女，毕业于沈阳工业大 学机械设计专业，硕士，工程师；刘彧（1989—），男，毕业于湘 潭大学材料成型及控制专业，本科，工程师。
程可以确定，该盲孔位置是金属液流的终端，更容易 发生缺陷。
分析该位置砂芯的特点： 1）立板和冷铁在造型时紧密贴合在一起，在立 板活块下方就是下法兰冷铁，由于法兰也是热结部 位，也需要冷铁进行激冷，所以该位置法兰冷铁不能 取消； 2）砂芯采用的树脂砂造 型，树脂 砂的粒 度为 70~140 目，该芯砂子具有良好的透气性。 2 创新方法求解 下页图 3 为立板气孔缺陷分析。经过因果分析， 对末端因素逐一进行确认，最终确定影响立板气孔
小人方案 1
小人方案 2
一是根据智能小人方案 1 提示联想到的方案。 方案 1：可以增大砂芯用砂的目数，目前使用的 砂子目数为 70~140 加粗到 40~70，提高砂型透气性； 方案 2：降低砂型造型过程该位置的砂型紧实度； 方案 3：选择具有吸附作用的涂料，将气体吸附 到砂型表面。 二是根据智能小人方案 2 提示联想到的方案。 方案 4：冷铁材料具有透气性能； 方案 5：冷铁制备透气结构。
某产品重要铸件（如图 1 所示）存在一个 L 型立 板位置，是铸造厚大部位，该位置为铸造的热结部 位，容易引起铸造缺陷，模具设计时在该热结上部镶 嵌 L 型冷铁来增加激冷作用，铸件浇注方式采取缝 隙式浇道系统，浇注工艺为低压浇注。该铸件为一级 铸件要求，L 型位置需要进行 X 光探伤，探伤合格为 4 级以上。从下图三维模型及组成砂芯可看出，立板 处砂芯属于内凹式、盲孔区域，根据金属液体流动过
窑20窑
现代工业经济和信息化 xdgyjjxxhx@
第9卷
缺陷的要因是该位置产生气孔缺陷是冷铁在使用 过程中产生气体，同时气体不能正常排出，即冷铁排 气不畅通。
人
机
料
使用工具
精炼处理培训 效果差
密度当量测量 仪未检验
杂质元素 含量超标
未清理 有害物质
操作水平差
测量不准备
进厂材料
扩散
不合格