陶瓷砂在鑄造中的應(yīng)用

陶瓷砂在鑄造中的應(yīng)用

陶瓷砂（又名寶砂、鑄造砂、陶瓷粒徑砂和玉珠砂）是高鋁（摩爾土）在熔融條件下產(chǎn)生的一種材料。經(jīng)過(guò)處理，它可以得到高耐、低熱、膨脹和球形人工不規(guī)則材料。其用于鑄造原砂時(shí),在性價(jià)比上優(yōu)于鉻鐵礦砂、鋯英砂,為鑄造行業(yè)提高鑄件質(zhì)量、降低成本、減少污染開(kāi)辟了有效途徑,是較為理想的新型鑄造用砂近幾年已應(yīng)用于消失模鑄造、精密鑄造、冷熱芯盒制芯等,具有較好的發(fā)展前景。1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)見(jiàn)表2主要化學(xué)成分:≥75%Al2O3,≤5%Fe2O3,≤5%TiO2,5%~20%SiO2,其它微量。粒形為為球形,角形系數(shù)≤1.1。堆集密度1.95~2.05g/cm3。耐火度1800~2000℃。熱膨脹率0.13%(1000℃加熱10min)2陶瓷砂用于研磨原砂的優(yōu)點(diǎn)(1)彈性彈整理粒形接近真圓,表面光滑,無(wú)凹凸脈紋。其流動(dòng)性及填充性好,造型時(shí)易緊實(shí),且能保持良好的透氣性;而硅砂和鎂橄欖石砂均為多邊形砂,流動(dòng)性較差。(2)熱膨脹性和成品率高型砂的熱膨脹系數(shù)過(guò)大,會(huì)造成夾砂、結(jié)疤、鼠尾等鑄造缺陷。而陶瓷砂的熱膨脹系數(shù)極小,在澆注過(guò)程中幾乎沒(méi)有膨脹現(xiàn)象,其性能可與鋯英砂媲美,所以,生產(chǎn)鑄件的尺寸精度高,表面缺陷少,不易產(chǎn)生夾砂、沖砂、氣孔等缺陷,鑄件成品率高。(3)抗疲勞防滑，促進(jìn)回收利用陶瓷砂顆粒的致密性好,強(qiáng)度高,即使重復(fù)再生使用也很少破碎,因此減少了鑄造生產(chǎn)過(guò)程中的粉塵、廢物排放,利于環(huán)境保護(hù)。(4)硅砂的應(yīng)用其主要成分為氧化鋁,所以耐火性能很好。耐火度≥1790℃,能滿足鑄造各種金屬及合金的要求。而硅砂在不同的溫度下會(huì)有多種晶體出現(xiàn),從而在澆注過(guò)程中會(huì)再次降低型砂的耐火度。因此使用陶瓷砂可明顯減少機(jī)械和化學(xué)粘砂,大大減少清砂的勞動(dòng)強(qiáng)度。3薄弱部位影響濰柴動(dòng)力(濰坊)鑄鍛有限公司在2009年開(kāi)始試用陶瓷砂,用陶瓷砂與焙燒砂混合代替部分原鉻礦砂與熟料砂生產(chǎn)高速機(jī)缸體類(lèi)水腔砂芯等,并已在2010年二季度實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用,每月用量已達(dá)近200t。下面把這段時(shí)間的使用情況總結(jié)如下。(1)使用陶瓷砂與焙燒砂配比工藝,其成本比原鉻礦砂與熟料砂配比工藝有所降低,按目前市場(chǎng)價(jià)格,節(jié)約材料成本在15%左右(見(jiàn)表1)。(2)該工藝生產(chǎn)的砂芯強(qiáng)度高(見(jiàn)表2),表面致密,鑄件內(nèi)腔質(zhì)量明顯的提高,統(tǒng)計(jì)2010年二季度質(zhì)量情況與去年相比,在涂料未更換的情況下,內(nèi)腔粘砂缺陷有明顯減少,由0.6%降低到0.2%以下。(3)射制較大砂芯時(shí)容易出現(xiàn)射不嚴(yán)現(xiàn)象,特別是尖角薄弱部位。原因是陶瓷砂流動(dòng)性好,小于100目的細(xì)小顆粒容易從排氣孔槽等處跑出,容易堵塞排氣部位而造成射不嚴(yán)現(xiàn)象。冷熱芯盒均會(huì)有此問(wèn)題。我公司在射制水腔類(lèi)熱芯盒砂芯時(shí),每套芯盒在清凈后射制30模就會(huì)出現(xiàn)射不嚴(yán)現(xiàn)象,并不斷加重,對(duì)制芯質(zhì)量及生產(chǎn)效率影響較大。我們對(duì)此采取的措施是增大了排氣槽尺寸,厚度由0.3~0.5mm增加到0.6~0.8mm,并對(duì)陶瓷砂粒度要求進(jìn)行修改,控制其中小粒度顆粒含量,并增加清理工裝頻次,收到一定效果。(4)砂芯強(qiáng)度高表面致密,在組芯時(shí)粘結(jié)較困難,影響芯組的成品率及生產(chǎn)效率。統(tǒng)計(jì)表明,約有5%左右的砂芯在粘結(jié)烘干后,粘結(jié)部位出現(xiàn)松動(dòng),需要修補(bǔ)。我們對(duì)此采取的措施是對(duì)組芯對(duì)接部位進(jìn)行形狀上的改進(jìn),增加其粘結(jié)面積來(lái)減少此類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生。在后面的生產(chǎn)中,返修率基本能控制在0.5%以內(nèi)。(5)砂芯脆性較大,抗彎性差。其斷芯缺陷比鉻礦砂有明顯增加,主要是在砂芯運(yùn)輸及組芯過(guò)程中容易出現(xiàn)斷芯現(xiàn)象,比例在2%左右;在澆注鐵液后,斷芯缺陷引起的不合格品比例較過(guò)去有輕微增加。通過(guò)調(diào)整樹(shù)脂及固化劑加入量來(lái)改善其韌性,對(duì)減少斷芯有一定效果。(6)陶瓷砂應(yīng)用于制芯時(shí),其舊砂回收很困難。在鑄件落砂時(shí)與鑄型舊砂混于一起,再分離時(shí)會(huì)遇到排污、粉塵處理等高成本問(wèn)題,暫時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)回收。陶瓷砂混入型砂后,由于占總砂量的0.1%不到,理論上應(yīng)該不會(huì)對(duì)型砂性能產(chǎn)生影響,我們跟蹤型砂性能的結(jié)果也證實(shí)了此點(diǎn)。(7)陶瓷砂與焙燒砂的質(zhì)量對(duì)砂芯的質(zhì)量影響較大。原材料鋁土礦的質(zhì)量決定了陶瓷砂的最終各種成分及性能,因此礦源對(duì)陶瓷砂的質(zhì)量穩(wěn)定性影響很大。而焙燒砂由于是硅砂,對(duì)其焙燒不徹底時(shí),其體積膨脹率在4%以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鑄件本體1.5%的收縮率,對(duì)鑄件最終尺寸影響較大。在使用初期,由于焙燒砂體積膨脹引起的尺寸缺陷較多。為此,我們對(duì)供砂企業(yè)進(jìn)行了細(xì)致的考察,選擇了焙燒工藝完善、質(zhì)量保證能力強(qiáng)的三家企業(yè)作為供方,基本上杜絕了此類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生。目前還沒(méi)有針對(duì)陶瓷砂與焙燒砂質(zhì)量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),而供砂企業(yè)的規(guī)模普遍較小,其質(zhì)量保證能力也參差不齊,無(wú)疑對(duì)陶瓷砂工藝進(jìn)一步的推廣使用有極大的限制。4陶瓷砂制芯工藝缺陷(1)陶瓷砂相比于硅砂等具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),有較好的應(yīng)用前景。(