混砂工藝和技術(shù)

1、僅供個人參考混砂工藝和技術(shù)用碾輪式混砂機(jī)，多年來一直采用先干混和后濕混的混砂工藝。近來聽說加入膨潤土以前先濕混的效果更好，不知如何控制先濕混的加水量？但是德國愛里許混砂機(jī)采取先干混而 后加水濕混，似乎混砂質(zhì)量還好。為什么？ 按照過去傳統(tǒng)的混砂方法：加入舊砂、膨潤土和煤粉后先一起干混一段時間，然后再加水濕混。這種混砂工藝的缺點(diǎn)是在干混過程中粉狀材料容易偏析而落入混砂碾的圍圈和碾盤的夾 角部位。加水以后粉料的潤濕較慢，需要延長混砂時間才能將粉料逐漸裹帶出來。混砂機(jī)的加料順序最好是加入舊砂和新砂后，立即加入全部加水量的7080%進(jìn)行濕混?；旌暇鶆蚝笤偌尤肱驖櫷梁兔悍鄣确哿?。然后再逐漸補(bǔ)加其余水分使型

2、砂的緊實率或含水量達(dá)到要 求。這種先濕混的方案已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，可能比先干混法的混碾時間縮短1/4左右就能混合均勻。有些采用人工加水方法的工廠開始推廣先濕混方案時遇到困難是恐怕第一批加水過 多而無法糾正。實際上細(xì)心的混砂工經(jīng)過培訓(xùn)后還是能夠逐漸掌握加水技術(shù)的。愛里許式混砂機(jī)的加水辦法不同于其它混砂機(jī)，它是在加水前先將舊砂、新砂、膨潤土和煤粉一同加入混砂機(jī)中混合，用傳感器測定出加入的所有材料總體濕度，靠計算機(jī)確定需要加入的全部水量，一次加水混勻。由于愛里許機(jī)器的轉(zhuǎn)子攪拌功能強(qiáng)，也能在很短時間內(nèi)將型砂混合均勻。C-2.國內(nèi)內(nèi)絕大多數(shù)鑄造工廠，尤其是中小型鑄造工廠都是靠手捏和眼看來判斷混砂碾中 加水

3、量是否合適。結(jié)果是型砂干濕程度波動很大，各種性能也都隨之變動。請問怎樣才能使混砂加水自動化？國內(nèi)有些大鑄造工廠、外資和合資鑄造工廠使用進(jìn)口的型砂加水控制裝置?；蚴窃诨焐?階段陸續(xù)測定型砂干濕程度，自動確定是否需要繼續(xù)加水?；蛘呃脗鞲衅鳒y定混砂機(jī)稱量斗或混砂機(jī)中各種材料的干濕程度一次自動加水。各種裝置使用效果都比較理想。由于進(jìn)口型砂水分控制儀的價格較貴，影響國內(nèi)中小工廠推廣應(yīng)用。國內(nèi)有幾家高校和科研單位也曾 研制成功混砂加水自動控制裝置。據(jù)了解試用效果尚好。不過有的單位追求高技術(shù)水平而將儀器功能增多，例如可以在一次測量中還自動檢測和調(diào)整型砂的強(qiáng)度。也有的還包括測量型砂的透氣性、溫度等。這樣就使

4、裝置的結(jié)構(gòu)變得相當(dāng)復(fù)雜，價格提高，不是一般鑄造工廠所 能承擔(dān)的。而且所增多的檢測項目并不適用。因為混砂周期時間長度有限，如果濕混階段測得含水量或緊實率還沒達(dá)到預(yù)期程度，可以繼續(xù)補(bǔ)加少許水分，依靠水的極強(qiáng)滲透力和潤濕性，混砂幾秒到十幾秒鐘后就能分散均勻，即可確定水分是否已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)值。如果型砂強(qiáng)度還沒達(dá)到預(yù)期值，雖然補(bǔ)加膨潤土能夠立即使強(qiáng)度有所提高，但是新補(bǔ)加的膨潤土 （尤其是活化土）吸水緩慢，在砂粒表面分散和包覆需要較長時間。型砂的強(qiáng)度隨著繼續(xù)混砂還會不斷升高，補(bǔ)加膨潤土?xí)r不能準(zhǔn)確推測出卸料時型砂最終強(qiáng)度是否符合目標(biāo)值。因此強(qiáng)度的檢測結(jié)果只可以為以后混砂需要加入多少膨潤土提供數(shù)據(jù)，不如在型砂實

5、驗室中測定強(qiáng)度更為方便和準(zhǔn)確。至于透氣性和型砂溫度本來不屬于混砂機(jī)自動控制范圍，應(yīng)當(dāng)是型砂實驗室的檢測內(nèi)容?？偠灾覈姸噼T造工廠，尤其是中小鑄造工廠，最迫切需要的是結(jié)構(gòu)相 對簡單、價格比較低廉的型砂緊實率或含水量自動控制儀。C-3.我廠的高壓造型線生產(chǎn)汽缸體鑄件。用國產(chǎn)碾輪式混砂機(jī)，混砂周期時間三分鐘，型砂手感性能不好，有些脆和不易起模。但又不能延長混砂時間，以免供砂緊張。這種困境 是怎樣造成的？應(yīng)當(dāng)怎樣才能改進(jìn)型砂品質(zhì)？根據(jù)資料，可以查到國產(chǎn)碾輪式混砂機(jī)產(chǎn)品目錄給出數(shù)據(jù)，由生產(chǎn)率（t/h ）除以每批加料量（kg），可計算出周期時間（min），分別為2.602.70 min/批。與實際需

6、要相比，如此 短的有效混砂時間嚴(yán)重不足，以致型砂性能逐漸惡化。筆者在日本看到豐田、三菱等汽車廠的碾輪混砂機(jī)周期都是 6min。我國很多工廠混砂周期時間不足的原因是原設(shè)計的技術(shù)指標(biāo) 按照過去低密度造型、低強(qiáng)度型砂制定的。當(dāng)時砂型的壓實比壓不足300400kPa,型砂的不得用于商業(yè)用途僅供個人參考濕壓強(qiáng)度不高于 7090 kPa。使用的是鈣基膨潤土，而且品質(zhì)有限，有效膨潤土含量也不 高。如今高密度造型用型砂的濕壓強(qiáng)度一般都超過 140 kPa ，有的甚至達(dá)到 200 kPa 以上。 都是用活化膨潤土， 而且樹脂砂芯混入量增多都需長些時間混砂。 原有的產(chǎn)品樣本、 設(shè)備說 明書及設(shè)計手冊上規(guī)定的混砂機(jī)

7、生產(chǎn)率已不適用。 如型砂需要量大， 無法延長混砂時間， 又 沒有空閑場地增添混砂機(jī)， 最徹底的辦法是攺造砂處理工部，改換使用高生產(chǎn)率混砂機(jī)。 國內(nèi)幾家大型汽車廠紛紛引進(jìn)外國轉(zhuǎn)子混砂機(jī)的原因就在于此。但是更多的中小鑄造工廠財力不足， 沒有條件購買昂貴的進(jìn)口設(shè)備， 采取以下辦法雖不能徹底解決問題， 但多少對型砂質(zhì) 量有一些攺進(jìn)： 加強(qiáng)對混砂工人的培訓(xùn)和管理， 充分利用一切非必要的停機(jī)時間。 曾經(jīng)有 個別工廠的造型機(jī)上為大容量砂斗， 工人就盡量縮短混砂時間以便盡快裝滿砂斗， 提前休息 和抽煙。應(yīng)當(dāng)將造型機(jī)砂斗改小，只用來供給 1012 只砂箱造型。盡可能延長每一混砂周 期的時間和要求工人不停地在混砂

8、機(jī)旁專注混砂，隨混隨用。 某拖拉機(jī)廠只是將混砂時間延長了半分鐘就感到型砂韌性和起模性能大有改進(jìn)。利用節(jié)假日和周末休息期間， 將砂系統(tǒng)中的所有砂子翻混一兩遍。 混砂時只加少量水， 不加其它附加材料。 這樣可以將舊砂中積留 的膨潤土和煤粉團(tuán)粒盡量混碾均勻。 對型砂性能必會有改進(jìn)。 另外還要注意： 每日下班前 必須將混砂機(jī)中的積砂完全清除干凈。 經(jīng)常調(diào)整刮砂板與底盤和圍圈的距離， 及時更換已磨 損刮砂板。這樣才能提高混砂機(jī)C-4. 怎樣確定混砂機(jī)的最適宜混砂時間？ 可以在生產(chǎn)用混砂機(jī)中按照工藝規(guī)定混制型砂， 對混完的型砂取樣測定其濕態(tài)抗壓強(qiáng)度。 然 后再延長碾輪混砂機(jī)的混砂時間 0.51 min （

9、轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)延長 1020秒鐘）。混砂時添 加少量水分以保持型砂緊實率基本不變， 再一次測定型砂濕壓強(qiáng)度， 強(qiáng)度值將有不同程度的 上升。如此每次延長混砂時間和繼續(xù)測定強(qiáng)度。 強(qiáng)度上升逐漸趨于和緩， 直到強(qiáng)度不再上升， 即達(dá)到“峰值強(qiáng)度”為止。 由于接近平臺區(qū)的強(qiáng)度升高極為緩慢， 通常認(rèn)為型砂強(qiáng)度到達(dá)峰 值 80 90左右即為生產(chǎn)中最適合使用強(qiáng)度。達(dá)到最適合使用強(qiáng)度的混砂時間應(yīng)當(dāng)是混制 該種型砂的正確時間， 工廠可以據(jù)此更正工藝規(guī)定的混砂時間要求。 清華大學(xué)曾檢驗山東某 動力機(jī)廠型砂使用 S14 系列轉(zhuǎn)子混砂機(jī)的混砂效果，發(fā)現(xiàn)達(dá)到峰值強(qiáng)度的混砂周期是 4.5min ，建議該工廠將混砂時間定為 4

10、.0min ，明顯高于設(shè)備制造公司推薦的混砂周期2 min。For personal use only in study and research; not for commercial useC-5. 山西某廠添置了一臺轉(zhuǎn)子混砂機(jī)，標(biāo)牌注明生產(chǎn)率每小時 60 噸，混砂機(jī)的電動機(jī)功率為 60 kW 。使用后發(fā)現(xiàn)混砂效果相當(dāng)差。該混砂機(jī)的電動機(jī)功率是否不足？是否應(yīng)當(dāng)更換其它類型的混砂機(jī)？型砂的混合均勻和型砂表現(xiàn)出優(yōu)秀的性能， 靠的是有足夠的電能傳輸?shù)叫蜕爸小?因此， 混砂 機(jī)需要安裝較大功率的電動機(jī)來驅(qū)動混合型砂。 分析比較國內(nèi)外混砂機(jī)可以看出： 混砂機(jī)的 電機(jī)總功率（kW）至少應(yīng)當(dāng)是每小時生產(chǎn)

11、率（t/h）的兩倍以上，否則不可能在規(guī)定周期時 間內(nèi)混制出良好的型砂。 例如 Eirich 公司的傾斜旋轉(zhuǎn)底盤轉(zhuǎn)子混砂機(jī)電動機(jī)功率與小時生產(chǎn) 率之比大致在 2.6 2.8；DISA 公司的 SAM-3 和 SAM-6 的電機(jī)功率生產(chǎn)率之比基本在 2.24 2.36之間；KW公司的 WM混砂機(jī)基本在 2.582.83; B&P公司的擺輪混砂機(jī)大致在1.923.00 之間。而國產(chǎn)碾輪混砂機(jī)S1116、1118、1120、1122 的比率較低，分別為 1.47 1.85。國產(chǎn)S14系列轉(zhuǎn)子混砂機(jī)電機(jī)功率與生產(chǎn)率之比僅為1.33和1.50，都顯然過低。山西某廠的電機(jī)功率與生產(chǎn)率之比只是1.0，

12、不可能在規(guī)定生產(chǎn)率之下混出好型砂。關(guān)鍵在于不論混砂機(jī)的類型如何， 在混砂過程中沒有足夠的能量傳輸給型砂就不可能提高混砂效果。假定混砂機(jī)電機(jī)實際使用率為 85，可以估算出每噸型砂耗用電能量（ kWh）。 Eirich 公司平均為 1.81， DISA 公司平均為 1.87， KW 公司平均為 2.47。而國產(chǎn)碾輪式混砂機(jī)為 1.48，轉(zhuǎn)子式 不得用于商業(yè)用途僅供個人參考混砂機(jī)只有1.131.28,與進(jìn)口混砂機(jī)相比差距明顯。國內(nèi)有些經(jīng)濟(jì)較富裕的大廠，為了同 時保證高生產(chǎn)率和型砂質(zhì)量， 將原來的混砂機(jī)拆掉換成進(jìn)口混砂機(jī)的原因即在于此。 在不更 換混砂機(jī)的條件下， 唯一的解決措施是降低生產(chǎn)率和延長混砂

13、周期一倍以上。以上討論都是基于混砂機(jī)的制造質(zhì)量和維護(hù)保養(yǎng)水平， 即機(jī)械效率等都正常的情況下， 否則問題會更加突 出。也有鑄造工廠恐怕延長混砂時間會使型砂溫度提高， 這成為不肯延長混砂時間的借口之 一。實際上將每噸型砂輸入電能提高到接近進(jìn)口混砂機(jī)的型砂耗能量，型砂溫度也許僅僅升高三到五度左右。 考慮到型砂水分每蒸發(fā) 1 %,型砂溫度可降低25C左右，只需多加少量水 分，靠混砂機(jī)的排風(fēng)裝置，就可利用水分蒸發(fā)使型砂降溫。C-6. 我廠生產(chǎn)農(nóng)用汽車球鐵輪轂,產(chǎn)量較大。但生產(chǎn)條件相當(dāng)落后,主要用手工造型。采 取碾輪混砂機(jī)混制面砂, 背砂是在地面混砂。 鑄件表面普遍存在砂孔缺陷。 現(xiàn)要擴(kuò)大產(chǎn)量和 改進(jìn)鑄件

14、品質(zhì),準(zhǔn)備建成完整的砂處理系統(tǒng)。請問應(yīng)當(dāng)選擇哪種形式的混砂機(jī)？ 目前國內(nèi)工廠使用較多的混砂機(jī)有： 碾輪混砂機(jī)、 旋轉(zhuǎn)底盤轉(zhuǎn)子混砂機(jī)、 旋轉(zhuǎn)刮砂板 轉(zhuǎn)子混砂機(jī)。 也有個別工廠使用擺輪式混砂機(jī)。 實際上只要混砂時間足夠長和有足夠電能 輸送給型砂, 混砂機(jī)受到良好的維護(hù)清理, 任何種類混砂機(jī)都能混制出品質(zhì)良好的型砂。 在 各種混砂機(jī)中，碾輪式應(yīng)用最廣。高密度型砂理想的混砂周期時間大約需要6min。另外，工廠還應(yīng)每天下班前將碾盤和碾輪上積下型砂完全清除干凈,及時調(diào)整刮砂板與底盤和圍圈距離，及時更換磨損的刮砂板。如果做到這些要求就肯定能夠混制出優(yōu)良品質(zhì)的型砂。我國制造的S14系列轉(zhuǎn)子混砂機(jī)的底盤不轉(zhuǎn)，靠

15、以碾盤中心為軸的刮砂板將砂子揚(yáng)起，遇到高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子被打散和混合。規(guī)定的混砂周期 120s 肯定不足。為了提高混砂的品質(zhì)應(yīng)當(dāng)增 大電機(jī)功率和延長混砂時間。還有一種類似結(jié)構(gòu)的外國公司制造的混砂機(jī)，額定周期105s，也需延長混砂時間。C-7. 有些鑄造工廠發(fā)現(xiàn)型砂中有很多黃豆大小旳“砂豆”。例如天津附近某廠的機(jī)械化造 型的砂系統(tǒng)中就發(fā)現(xiàn)大量砂豆。 曾多次利用節(jié)假日人工將型砂系統(tǒng)中砂子過篩去除砂豆。但生產(chǎn)一星期后砂豆又出現(xiàn)。請問砂豆是怎樣形成的？怎樣消除砂豆的產(chǎn)生？For personal use only in study and research; not for commercial use型砂

16、中的砂豆不但損害流動性，而且不利于鑄件表面光潔度，還有可能造成型廢、掉 砂、氣孔和砂孔缺陷。砂豆的生成原因可能有幾方面。一是混砂加料順序有問題，如按照先 干混工藝， 膨潤土和煤粉加入后由于偏析而在混砂機(jī)的角落集中， 加水時先將膨潤土潤濕而 成粘土團(tuán)，如果隨后的混碾不充分，就成為砂豆留在型砂中。如按照先濕混工藝，先加入的 水尚未分散開就加入膨潤土和煤粉， 甚至水還沒加完就急于加入膨潤土和煤粉， 必然會形成 大量砂豆。加完第一批水后，至少應(yīng)混合10s （轉(zhuǎn)子式）至半分鐘（碾輪式）后再加入膨潤土和煤粉。 另外的重要原因是混砂時間不夠長， 混砂機(jī)的維修和清理不及時， 混砂效果不夠 好，沒有將積聚成的小

17、砂豆混碾破散開。還有一個可能性，混砂加入的膨潤土量過多，例如 有一工廠使用轉(zhuǎn)子混砂機(jī)，由于舊砂燒損嚴(yán)重，膨潤土補(bǔ)加量超過2%時，混砂機(jī)來不及把所有加入的粘土團(tuán)塊混碎開， 就會出現(xiàn)小團(tuán)粒和濕強(qiáng)度不高的狀況。因此想防止型砂生成砂豆，需要保證混砂機(jī)工作條件正常和混砂時間充足。C-8. 很多機(jī)器造型的鑄造工廠都有型砂溫度高的問題，請問熱砂給生產(chǎn)帶來哪些困難。應(yīng) 該怎樣解決熱砂？經(jīng)過反復(fù)澆注的熱量積蓄，使舊砂溫度不斷上升。國外有些人提出造型時型砂溫度超過40C或43C，或者比環(huán)境溫度高 12C以上，可認(rèn)為存在“熱砂”問題。給生產(chǎn)造成的不良影響如下： 隨著砂溫的提高， 標(biāo)準(zhǔn)試樣的重量和濕壓強(qiáng)度等性能都會下

18、降。 熱砂蒸發(fā)出來的 水蒸氣凝結(jié)在冷的運(yùn)輸皮帶上，而使其粘附一層型砂，隨時撒落地面而影響車間衛(wèi)生條件。 凝結(jié)在砂斗內(nèi)壁， 使砂斗實際容積越來越小。 砂型表面的熱砂容易脫水變干， 使砂型表面 發(fā)酥，棱角易碎，不耐金屬液沖刷，容易造成沖蝕和砂孔缺陷。熱砂的水蒸氣凝結(jié)在模板 表面，使起模性惡化。水蒸氣凝結(jié)在型腔中冷鐵和砂芯上，使鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷。為了防止 和解決熱砂問題， 對于經(jīng)濟(jì)條件較好的工廠， 最重要的措施是應(yīng)當(dāng)在砂處理系統(tǒng)設(shè)計階段就 考慮到加大砂系統(tǒng)實際容量， 減少型砂使用的循環(huán)次數(shù)， 每班舊砂循環(huán)最好不超過兩遍。 有 人提出將砂鐵比提高到十比一即可消除熱砂問題。另外尤其重要的是采取增濕通風(fēng)冷

19、卻處 理。我國有幾家工廠應(yīng)用結(jié)構(gòu)良好的進(jìn)口增濕冷卻設(shè)備，能將型砂溫度降低到要求范圍內(nèi)。 國內(nèi)有的工廠只是在落砂后斜爬皮帶上自行按裝一個簡易的霧化噴水裝置，根據(jù)來砂多少自動調(diào)節(jié)噴水量，也可以使砂溫適當(dāng)降低。此外，為了防止熱砂粘附模樣，除了必須在模板上 噴涂以煤油或輕柴油為原料的脫模劑以外， 還可采用模板加熱裝置， 減小型砂與模樣的溫度 差異， 避免水蒸氣凝聚在模板上， 從而減少起模時砂型損壞。 但是模板加熱溫度不可高于型 砂溫度，以免型腔表面脫水變脆弱而產(chǎn)生砂孔缺陷。C-9. 有些工廠采用增濕冷卻方法來達(dá)到舊砂降溫的目的，但是在實施過程中盡管已采取管 道加熱保溫的措施， 仍然發(fā)生通風(fēng)除塵管道和除

20、塵器布袋因長期結(jié)露造成粉塵堵塞的嚴(yán)重問 題，請問如何來防止和減少這種現(xiàn)象的發(fā)生？估計發(fā)生除塵管道和除塵器布袋的堵塞和結(jié)霧嚴(yán)重問題的原因是除塵系統(tǒng)的 設(shè)計不合理。 除塵管道應(yīng)采取電熱外壁， 使管壁溫度不低于管道中含塵水氣溫度， 水蒸氣就 可以不凝結(jié)在管道內(nèi)壁。還要加大排風(fēng)速度，有資料介紹管道中風(fēng)速不低于18 m/s ，使微細(xì)塵土顆粒不致沉淀在管子中。 布袋要選擇不吸水材料制成。 河北有一家擠壓造型鑄造工廠， 落砂冷卻滾筒除塵管道的水平部分采取內(nèi)高外低的簡單直線結(jié)構(gòu)，每日用水沖洗管道， 將管道中積聚的粉塵沖洗流入室外的水池中。不需加熱也可防止堵塞。不得用于商業(yè)用途僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur