垂直分型射壓造型線型砂高質(zhì)量控制及生產(chǎn)應(yīng)用

1、垂直分型射壓造型線型砂質(zhì)量控制及生產(chǎn)應(yīng)用在粘土砂鑄造生產(chǎn)過程中，型砂是關(guān)鍵，其性能控制得好與壞， 質(zhì)量穩(wěn)定與否，將對鑄件質(zhì)量產(chǎn)生巨大的影響。我公司的造型線為 ZZ416垂直分型射壓造型線，鐵液采用中頻電爐熔煉，鑄件以薄壁鑄 鐵（灰鑄鐵和球墨鑄鐵）件為主，產(chǎn)品包括汽車零配件、管道件、閥 門件等。 我公司經(jīng)過多年生產(chǎn)實踐， 在型砂質(zhì)量控制方面做了大量工 作，并取得了良好效果。1 原材料質(zhì)量要求1.1 原砂選用河北圍場擦洗砂，含泥量85%原砂粒度70/140 目。由于垂直分型射壓造型屬高密度造型，為減少砂型受熱膨脹， 避免因砂粒受擠壓從砂型表面脫落而引起鑄造缺陷，粒度要求不 宜過于集中，原砂最好采用

2、 4篩集中率 85%以上，主峰篩（100目） 量控制在 40%以內(nèi)。新砂補(bǔ)加量在 5%以下。1.2 煤粉煤粉灰份應(yīng) 10%，煤粉含灰量過高，使得型砂含泥量增加，影響 型砂使用性能。含硫量W 1.5%;煤粉粒度95%以上的顆粒通過140 目篩，并且煤粉不允許有大顆粒存在， 因其在澆注過程中遇金屬液燃 燒時間長，阻止鐵液靠近型壁，待鐵液凝固后，便會造成鑄件表面凹 坑，影響鑄件表面粗糙度。 揮發(fā)分的高低是衡量煤粉質(zhì)量好壞的主要 指標(biāo)之一，好的煤粉揮發(fā)分含量較高，澆注時，型腔內(nèi)易形成還原性氣體，析出大量的光亮碳， 提高鑄件的外觀質(zhì)量。 但揮發(fā)分超過 40%， 型砂發(fā)氣量增大，鑄件易產(chǎn)生氣孔、澆不足等缺

3、陷。因此，揮發(fā)分一 般在 30%-38%。1.3 膨潤土選用鈉基膨潤土。濕壓強(qiáng)度120kPa,吸藍(lán)量（g/100g ） 38,粒度過200目90%2 型砂性能質(zhì)量控制2.1 濕壓強(qiáng)度如果型砂濕態(tài)強(qiáng)度不足,在起模、搬運(yùn)砂型、下芯、合型等過程 中,砂型有可能破損和塌落； 澆注時砂型承受不住金屬液的沖刷和沖 擊造成砂孔缺陷, 甚至鐵液泄漏。 一般用濕壓強(qiáng)度來表示型砂濕態(tài)強(qiáng) 度,一般控制在 150-200kPa。2.2 透氣性型砂的透氣率不可太低以免澆注過程中發(fā)生嗆火和鑄件產(chǎn)生氣 孔缺陷,但絕不能理解為型砂透氣率越高越好。 因為透氣率過高表明 沙粒間孔隙較大, 金屬液易于滲透而造成表面粗糙, 還可能產(chǎn)

4、生機(jī)械 粘砂。濕粘砂的透氣率根據(jù)澆注金屬的種類和溫度、 鑄件的大小和壁 厚、造型方法、型砂的發(fā)氣量大小等決定,一般控制在 90-160 。 2.3 緊實率和含水量緊實率和含水量是衡量型砂綜合性能的重要參數(shù)。濕型砂水分一 定要適中, 否則膨潤土未被充分潤濕影響混砂, 進(jìn)而導(dǎo)致造型起模困 難且砂型發(fā)脆易碎、表面耐磨強(qiáng)度低,鑄件易產(chǎn)生砂眼和沖蝕缺陷。 實用文案般緊實率控制在 32%-40%，最佳 34%-38%。高密度造型用型砂含水量在 2.8%-3.8%。型砂的緊實率 / 含水量比值一般在 10-12 。2.4 含泥量高密度造型最理想的鑄鐵用型砂含泥量（含煤粉）為10%-13%，不應(yīng)14%理想的舊

5、砂含泥量為 8%-11%不應(yīng)12% 2.5 有效粘土型砂的有效膨潤土是指全部仍然具有粘結(jié)能力的膨潤土。一般高 密度造型的有效膨潤土控制在 6%-8%。2.6 有效煤粉量（燃損）煤粉高溫下氣相分解，在砂粒表面沉積形成“光亮碳” ，防止鑄 件表面粘砂，提高鑄件表面質(zhì)量。如果型砂中有效煤粉含量過高，同 時型砂透氣性又較差， 因型腔內(nèi)氣體量增大， 鑄件易產(chǎn)生氣孔、 冷隔、 澆不足等缺陷。為此大多數(shù)鑄造企業(yè)通過測定型砂及附加物的發(fā)氣 量，計算有效煤粉含量，一般控制在 3.0%-4.5%。根據(jù)我們的經(jīng)驗并參照其他企業(yè)做法，我們將測定有效煤粉含量 的方法改為測定型砂揮發(fā)分。揮發(fā)分的測定時將樣砂放入 的坩堝并

6、 置于馬弗爐內(nèi)，在649C下煅燒1h后稱重測得?，F(xiàn)場通過型砂揮發(fā) 分量的變化來控制有效煤粉含量更切合實際，測發(fā)氣性不是很準(zhǔn)確， 原因是型砂中有機(jī)物（砂芯）等也是發(fā)氣的，不易分辨。一般型砂揮 發(fā)分含量控制在 2.0%-3.0%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。2.7 粒度型砂粒度直接影響透氣性和鑄件表面粗糙度，但原砂粒度并不能代表實際型砂中砂子的粒度， 因為在鑄造過程中部分砂?？赡芷扑槌?細(xì)粉，另一部分可能燒結(jié)成粗粒， 而且不同粗細(xì)的砂芯潰碎后也會混 入舊砂，因此應(yīng)將測定含泥量的型砂用篩分法測定粒度， 一般型砂粒 度AFS值控制在5565。2.8 回用砂（舊砂）質(zhì)量控制（a）回用砂的降溫：因垂直分型造型線為造型、澆

7、注連續(xù)作業(yè)，回用砂反復(fù)循環(huán)使用，其溫度的高低將直接影響型砂的溫 度，從而影響型砂的整體性能：其一，熱砂有粘貼在較冷 料倉壁的傾向并形成料斗縮管，使系統(tǒng)砂中只有少部分被 頻繁使用，砂的周轉(zhuǎn)率增加速度，使系統(tǒng)砂中只有少部分 被頻繁使用，砂的周轉(zhuǎn)率增加速度，使砂溫進(jìn)一步升高； 其次，熱型砂與模具接觸，由于水分凝結(jié)而粘結(jié)在一起， 脫模時造成型腔表面粗糙及砂粒松散；其三，砂溫越高， 砂型水蒸氣壓越大，砂型表面的水分蒸發(fā)速度越快，風(fēng)干 現(xiàn)象越嚴(yán)重，風(fēng)干后的型砂強(qiáng)度更低，澆注時鐵液沖刷型 腔內(nèi)的風(fēng)干砂導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生砂眼缺陷。因此如何降低回用 砂溫度，將成為造型線能否生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鑄件的關(guān)鍵因素之 一?；赜蒙皽囟瓤?/p>

8、制的目的是最終向混砂機(jī)輸送的舊砂溫 度應(yīng)低于45C。最佳方法是在落砂機(jī)后安裝冷卻裝置（冷 卻滾筒、沸騰冷卻床、雙盤冷卻器等） 。其中沸騰冷卻床冷 卻效果較好，因回用砂在沸騰冷卻床中翻騰與噴水霧同時 進(jìn)行，從而增加了水與砂的接觸面積和時間，達(dá)到降低砂溫之目的。而傳統(tǒng)的做法向傳送帶上的砂子噴水并不能有 效地冷卻回用砂，是不可取得。其原因是，傳統(tǒng)方法中的水沒有足夠的時間與所有砂粒充分接觸，并且局部熱砂和水的混合物有可能使周圍空氣的濕度達(dá)到飽和，在此情況 下不可能將水由液體轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w，并把形成的水蒸汽有效 排除。(b) 回用砂(舊砂)水分控制：為了更好利用回用砂中的膨潤土，回用砂必須在進(jìn)入混砂機(jī)前保持

9、充足的水分，以便膨潤土吸收更多的水分，更大發(fā)揮回用砂中膨潤土的粘結(jié)作用以及減少膨潤土的加入量。因此應(yīng)在砂處理系統(tǒng)中盡可 能在早期添加水，混砂前回用舊砂含水量保持在混制型砂 水分的 70%-80%，使膨潤土有充分的膨漲時間， 前提是不堵 塞任何砂處理設(shè)備。這樣，不僅能縮短混砂時間，也可縮 小混制后型砂濕壓強(qiáng)度的波動范圍，混砂效果好。因此要 求回用砂進(jìn)入舊砂斗中有足夠的滯留時間，舊砂中的有效 粘土就會部分復(fù)水。(c) 回用砂中芯砂的影響：砂芯的加入對濕型砂性能有影響。 鑄型澆注后僅有部分砂芯的砂粒表層數(shù)值被燒壞，而未被 燒掉的仍滯留在型砂中，因砂芯打部分是覆膜砂芯(以樹 脂為粘結(jié)劑)，芯砂表面樹脂

10、不親水，補(bǔ)加的濕潤膨潤土很 難與其粘結(jié)，導(dǎo)致產(chǎn)生脆性型砂。脆性型砂不能保證砂型 棱角處的質(zhì)量，而且隨著鐵液的沖刷極易產(chǎn)生砂眼。此外，脆性型砂還會給起模帶來不良影響。為了防止芯砂的加入 對濕型砂的影響，加入新砂的量應(yīng)保持在混制沙總量的2%-5%。并且在安排鑄件生產(chǎn)時應(yīng)注意有芯和無芯產(chǎn)品的 合理搭配，盡可能減少型砂中的芯砂量。3 生產(chǎn)應(yīng)用3.1 混砂工藝混砂過程首先應(yīng)做到將砂、膨潤土、水及附加物混和均勻；在揉 搓各種材料使粘土膜均勻包覆在砂粒周圍。 加料順序一般是先將干料 混合，再加水濕混。但經(jīng)觀察，型砂經(jīng)過松砂后總有些像小米粒大小 堅硬的砂團(tuán)包裹在型砂中， 其成分實際上就是膨潤土和砂子的燒結(jié)物

11、和粘土球，該砂團(tuán)遇水就開。所以混砂工藝建議改為，加砂后先加水 濕混化解粘砂團(tuán)，再加其它粉料。舊砂+新砂+水（最好為霧化水） ；濕混 15s 后，加膨潤土 +煤粉 + 添加劑，混120150s?；焐皶r間不易過長，否則砂子發(fā)熱降低流動 性，強(qiáng)度反而受影響。3.2 造型造型前應(yīng)先預(yù)熱模板（尤其是冬天寒冷季節(jié)） ，使其溫度高于型砂5C為宜，起模時不粘模，表面也不干燥，鑄型表面光潔。3.3 型砂檢測一是嚴(yán)格原材料的進(jìn)貨檢驗（包括原砂、膨潤土、煤粉等） ；二 是加強(qiáng)型砂的在線檢測， 對型砂性能進(jìn)行定期檢測， 及時發(fā)現(xiàn)問題并 及時解決。3.4 型砂好壞的判斷有些企業(yè)認(rèn)為， 可以“用濕壓強(qiáng)度的值” 代替“有效

12、膨潤土的值” 來決定混砂機(jī)中膨潤土的添加量，這種觀點是不成立的。簡單說，在 型砂中的膨潤土和死粘土都產(chǎn)生濕壓強(qiáng)度， 增加死粘土的量， 而緊實 率不變，濕壓強(qiáng)度的值也會增加，所以濕壓強(qiáng)度會有誤導(dǎo)作用。在考 慮濕壓強(qiáng)度的時候還要同時考慮其他性能和有效粘土、含泥量的結(jié) 果?！坝行д惩梁繙y試” 是唯一能夠測定型砂中膨潤土含量的方法。在保證有效粘土含量的前提下，混砂現(xiàn)場應(yīng)重點控制型砂緊實 率，使型砂中的膨潤土和水分比例適中， 充分發(fā)揮膨潤土的粘結(jié)作用， 避免因水分過多使型砂出現(xiàn)自由水的現(xiàn)象。3.5 澆注應(yīng)快速、高溫、連續(xù)澆注，快速充型；否則易產(chǎn)生串氣、沖砂， 形成水分遷移（俗稱放炮） ，造成砂型損壞，

13、出現(xiàn)鑄件廢品。4 主要缺陷分析與對策4.1 砂眼砂眼是由于澆注系統(tǒng)或型內(nèi)掉有砂?；蛞蜩F液沖刷型壁，零散砂 粒掉落引起。 如果型砂混制位置與造型線距離較遠(yuǎn)， 濕砂型在皮帶輸 送過程中，型砂表層脫水強(qiáng)度急劇下降， 北方天氣干燥季節(jié)中 “風(fēng)干” 現(xiàn)象更加嚴(yán)重， 應(yīng)引起注意和重視。 另外舊砂反復(fù)使用若型砂中的灰 分、含泥量過高，將導(dǎo)致型砂韌性低發(fā)脆、起模性能差，使砂型的棱 角和邊緣破碎，引起砂眼缺陷。防止砂眼措施：采用優(yōu)質(zhì)膨潤土， 根據(jù)季節(jié)（干燥、 潮濕等）變化，合理控制型砂水分， 提高型砂強(qiáng)度； 調(diào)解舊砂除塵設(shè)備，將舊砂含泥量控制在 12%以下，造型處型砂緊 實率提高為 34%-38%，含水量為 3.2%-3.8%，使緊實率與含水量的比 例在10 12的范圍內(nèi)；型砂中加入少量淀粉，提高型砂韌性，降 低起模摩擦阻力，增強(qiáng)表面風(fēng)干強(qiáng)度；及時調(diào)整舊砂中芯砂含量， 適當(dāng)延長混碾時間。4.2 粘砂粘砂是由于鐵液滲透鑄型而產(chǎn)生的表面缺陷。米取的對策為： 采用粒度較細(xì)、分布適中的原