混砂工藝和技術(shù)指導(dǎo)

1、混砂工藝和技術(shù)用碾輪式混砂機(jī)，多年來(lái)一直采用先干混和后濕混的混砂工藝。近來(lái)聽(tīng)說(shuō)加入膨潤(rùn)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(guó)愛(ài)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(guò)去傳統(tǒng)的混砂方法：加入舊砂、膨潤(rùn)土和煤粉后先一起干混一段時(shí)間，然后再加水濕混。這種混砂工藝的缺點(diǎn)是在干混過(guò)程中粉狀材料容易偏析而落入混砂碾的圍圈和碾盤(pán)的夾角部位。加水以后粉料的潤(rùn)濕較慢，需要延長(zhǎng)混砂時(shí)間才能將粉料逐漸裹帶出來(lái)?；焐皺C(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?rùn)土和煤粉等粉料。然后再逐漸補(bǔ)加其余水分使型砂的緊實(shí)率或含水量

2、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(shí)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(kāi)始推廣先濕混方案時(shí)遇到困難是恐怕第一批加水過(guò)多而無(wú)法糾正。實(shí)際上細(xì)心的混砂工經(jīng)過(guò)培訓(xùn)后還是能夠逐漸掌握加水技術(shù)的。愛(ài)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(rùn)土和煤粉一同加入混砂機(jī)中混合，用傳感器測(cè)定出加入的所有材料總體濕度，靠計(jì)算機(jī)確定需要加入的全部水量，一次加水混勻。由于愛(ài)里許機(jī)器的轉(zhuǎn)子攪拌功能強(qiáng)，也能在很短時(shí)間內(nèi)將型砂混合均勻。C-2. 國(guó)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(lái)判斷混砂碾中加水量是否合適。結(jié)果是型砂

3、干濕程度波動(dòng)很大，各種性能也都隨之變動(dòng)。請(qǐng)問(wèn)怎樣才能使混砂加水自動(dòng)化？    國(guó)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?；蚴窃诨焐半A段陸續(xù)測(cè)定型砂干濕程度，自動(dòng)確定是否需要繼續(xù)加水。或者利用傳感器測(cè)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(dòng)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(jià)格較貴，影響國(guó)內(nèi)中小工廠推廣應(yīng)用。國(guó)內(nèi)有幾家高校和科研單位也曾研制成功混砂加水自動(dòng)控制裝置。據(jù)了解試用效果尚好。不過(guò)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(cè)量中還自動(dòng)檢測(cè)和調(diào)整型砂的強(qiáng)度。也有的還包括測(cè)量型砂的透氣性、溫度

4、等。這樣就使裝置的結(jié)構(gòu)變得相當(dāng)復(fù)雜，價(jià)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(cè)項(xiàng)目并不適用。因?yàn)榛焐爸芷跁r(shí)間長(zhǎng)度有限，如果濕混階段測(cè)得含水量或緊實(shí)率還沒(méi)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(rùn)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(méi)達(dá)到預(yù)期值，雖然補(bǔ)加膨潤(rùn)土能夠立即使強(qiáng)度有所提高，但是新補(bǔ)加的膨潤(rùn)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(zhǎng)時(shí)間。型砂的強(qiáng)度隨著繼續(xù)混砂還會(huì)不斷升高，補(bǔ)加膨潤(rùn)土?xí)r不能準(zhǔn)確推測(cè)出卸料時(shí)型砂最終強(qiáng)度是否符合目標(biāo)值。因此強(qiáng)度的檢測(cè)結(jié)果只可以為以后混砂需要加入多少膨潤(rùn)土提供數(shù)據(jù)，不如

5、在型砂實(shí)驗(yàn)室中測(cè)定強(qiáng)度更為方便和準(zhǔn)確。至于透氣性和型砂溫度本來(lái)不屬于混砂機(jī)自動(dòng)控制范圍，應(yīng)當(dāng)是型砂實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)內(nèi)容?？偠灾?，我國(guó)眾多鑄造工廠，尤其是中小鑄造工廠，最迫切需要的是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、價(jià)格比較低廉的型砂緊實(shí)率或含水量自動(dòng)控制儀。C-3.  我廠的高壓造型線生產(chǎn)汽缸體鑄件。用國(guó)產(chǎn)碾輪式混砂機(jī)，混砂周期時(shí)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(zhǎng)混砂時(shí)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，可以查到囯產(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(jì)算出周期時(shí)間（min），分別為2.602.70 m

6、in/批。與實(shí)際需要相比，如此短的有效混砂時(shí)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(guó)很多工廠混砂周期時(shí)間不足的原因是原設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)按照過(guò)去低密度造型、低強(qiáng)度型砂制定的。當(dāng)時(shí)砂型的壓實(shí)比壓不足300400kPa，型砂的濕壓強(qiáng)度不高于7090 kPa。使用的是鈣基膨潤(rùn)土，而且品質(zhì)有限，有效膨潤(rùn)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(guò)140 kPa，有的甚至達(dá)到200 kPa以上。都是用活化膨潤(rùn)土，而且樹(shù)脂砂芯混入量增多都需長(zhǎng)些時(shí)間混砂。原有的產(chǎn)品樣本、設(shè)備說(shuō)明書(shū)及設(shè)計(jì)手冊(cè)上規(guī)定的混砂機(jī)生產(chǎn)率已不適用。如型砂需要量大，無(wú)法延

7、長(zhǎng)混砂時(shí)間，又沒(méi)有空閑場(chǎng)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(guó)內(nèi)幾家大型汽車廠紛紛引進(jìn)外國(guó)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(cái)力不足，沒(méi)有條件購(gòu)買昂貴的進(jìn)口設(shè)備，采取以下辦法雖不能徹底解決問(wèn)題，但多少對(duì)型砂質(zhì)量有一些攺進(jìn)：加強(qiáng)對(duì)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(shí)間。曾經(jīng)有個(gè)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(shí)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(lái)供給1012只砂箱造型。盡可能延長(zhǎng)每一混砂周期的時(shí)間和要求工人不停地在混砂機(jī)旁專注混砂，隨混隨用。某拖拉機(jī)廠只是將混砂時(shí)間延長(zhǎng)了半分鐘就感到型砂韌性和起

8、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?；焐皶r(shí)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(rùn)土和煤粉團(tuán)粒盡量混碾均勻。對(duì)型砂性能必會(huì)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(pán)和圍圈的距離，及時(shí)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(shí)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(duì)混完的型砂取樣測(cè)定其濕態(tài)抗壓強(qiáng)度。然后再延長(zhǎng)碾輪混砂機(jī)的混砂時(shí)間0.51 min（轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)延長(zhǎng)1020秒鐘）?；焐皶r(shí)添加少量水分以保持型砂緊實(shí)率基本不變，再

9、一次測(cè)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(zhǎng)混砂時(shí)間和繼續(xù)測(cè)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(tái)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8090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(shí)間應(yīng)當(dāng)是混制該種型砂的正確時(shí)間，工廠可以據(jù)此更正工藝規(guī)定的混砂時(shí)間要求。清華大學(xué)曾檢驗(yàn)山東某動(dòng)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(shí)間定為4.0min，明顯高于設(shè)備制造公司推薦的混砂周期2 min。C-5.  山西某廠添置了一臺(tái)轉(zhuǎn)子混砂機(jī)，標(biāo)牌注明生產(chǎn)

10、率每小時(shí)60噸，混砂機(jī)的電動(dòng)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(dòng)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?。因此，混砂機(jī)需要安裝較大功率的電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)混合型砂。分析比較國(guó)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(shí)生產(chǎn)率（t/h）的兩倍以上，否則不可能在規(guī)定周期時(shí)間內(nèi)混制出良好的型砂。例如Eirich公司的傾斜旋轉(zhuǎn)底盤(pán)轉(zhuǎn)子混砂機(jī)電動(dòng)機(jī)功率與小時(shí)生產(chǎn)率之比大致在2.62.8；DISA公司的SAM-3和SAM-6的電機(jī)功率生產(chǎn)率之比基本在2.242.36之間；KW公司的WM混砂機(jī)基本在

11、2.582.83；B&P公司的擺輪混砂機(jī)大致在1.923.00之間。而國(guó)產(chǎn)碾輪混砂機(jī)S1116、1118、1120、1122的比率較低，分別為1.471.85。國(guó)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(guò)低。山西某廠的電機(jī)功率與生產(chǎn)率之比只是1.0，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(guò)程中沒(méi)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(shí)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(guó)產(chǎn)碾輪式混砂機(jī)為1.48，轉(zhuǎn)

12、子式混砂機(jī)只有1.131.28，與進(jìn)口混砂機(jī)相比差距明顯。國(guó)內(nèi)有些經(jīng)濟(jì)較富裕的大廠，為了同時(shí)保證高生產(chǎn)率和型砂質(zhì)量，將原來(lái)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(zhǎng)混砂周期一倍以上。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(wèn)題會(huì)更加突出。也有鑄造工廠恐怕延長(zhǎng)混砂時(shí)間會(huì)使型砂溫度提高，這成為不肯延長(zhǎng)混砂時(shí)間的借口之一。實(shí)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25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

13、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)鑄件品質(zhì)，準(zhǔn)備建成完整的砂處理系統(tǒng)。請(qǐng)問(wèn)應(yīng)當(dāng)選擇哪種形式的混砂機(jī)？ 目前國(guó)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(pán)轉(zhuǎn)子混砂機(jī)、旋轉(zhuǎn)刮砂板轉(zhuǎn)子混砂機(jī)。也有個(gè)別工廠使用擺輪式混砂機(jī)。實(shí)際上只要混砂時(shí)間足夠長(zhǎng)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(shí)間大約需要6min。另外，工廠還應(yīng)每天下班前將碾盤(pán)和碾輪

14、上積下型砂完全清除干凈，及時(shí)調(diào)整刮砂板與底盤(pán)和圍圈距離，及時(shí)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(guó)制造的S14系列轉(zhuǎn)子混砂機(jī)的底盤(pán)不轉(zhuǎn)，靠以碾盤(pán)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(zhǎng)混砂時(shí)間。還有一種類似結(jié)構(gòu)的外國(guó)公司制造的混砂機(jī)，額定周期105s，也需延長(zhǎng)混砂時(shí)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(guò)篩去除砂豆。但生產(chǎn)一星期后砂豆又出現(xiàn)。請(qǐng)問(wèn)砂豆是怎樣形成的

15、？怎樣消除砂豆的產(chǎn)生？型砂中的砂豆不但損害流動(dòng)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(wèn)題，如按照先干混工藝，膨潤(rùn)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(shí)先將膨潤(rùn)土潤(rùn)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(kāi)就加入膨潤(rùn)土和煤粉，甚至水還沒(méi)加完就急于加入膨潤(rùn)土和煤粉，必然會(huì)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(rùn)土和煤粉。另外的重要原因是混砂時(shí)間不夠長(zhǎng)，混砂機(jī)的維修和清理不及時(shí)，混砂效果不夠好，沒(méi)有將積聚成的小砂

16、豆混碾破散開(kāi)。還有一個(gè)可能性，混砂加入的膨潤(rùn)土量過(guò)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(rùn)土補(bǔ)加量超過(guò)2%時(shí)，混砂機(jī)來(lái)不及把所有加入的粘土團(tuán)塊混碎開(kāi)，就會(huì)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(shí)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(wèn)題，請(qǐng)問(wèn)熱砂給生產(chǎn)帶來(lái)哪些困難。應(yīng)該怎樣解決熱砂？經(jīng)過(guò)反復(fù)澆注的熱量積蓄，使舊砂溫度不斷上升。國(guó)外有些人提出造型時(shí)型砂溫度超過(guò)40或43，或者比環(huán)境溫度高12以上，可認(rèn)為存在“熱砂”問(wèn)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(huì)下降。熱砂蒸發(fā)出來(lái)的水

17、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(shí)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(shí)際容積越來(lái)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(wèn)題，對(duì)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(jì)階段就考慮到加大砂系統(tǒng)實(shí)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(guò)兩遍。有人提出將砂鐵比提高到十比一即可消除熱砂問(wèn)題。另外尤其重要的是采取增濕通風(fēng)冷卻處理。我國(guó)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(guó)內(nèi)有的工廠只是在落砂后斜爬皮帶上自行按裝一個(gè)簡(jiǎn)易的霧化噴水裝置，根據(jù)來(lái)砂多少自動(dòng)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(shí)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(lái)達(dá)到舊砂降溫的目的，但是在實(shí)施過(guò)程中盡管已采取管道加熱保溫的措施，仍然發(fā)生通風(fēng)除塵管道和除塵器