高密度造型線的型砂性能管理

高密度造型線的型砂性能管理

　　于鳳蓮 鑄造技術(shù)服務(wù)平臺

隨著我國鑄鐵業(yè)的發(fā)展，對鑄件品質(zhì)的要求日益提高，并且由于

其他諸多因素的影響，越來越多的生產(chǎn)廠家安裝使用了高密度造型生

產(chǎn)線，而高密度潮模生產(chǎn)線對型砂的質(zhì)量有著嚴(yán)格的要求。

      對一些中小企業(yè)，在使用高密度造型線時(shí)普遍存在著兩個(gè)極端的

認(rèn)識誤區(qū)：一是認(rèn)為自動線與手工造型、一般機(jī)器造型沒什么特別區(qū)

別；二是認(rèn)為自動線比較高檔，型砂材料要用**、全新的。這兩種

想法都會給企業(yè)生產(chǎn)造成一定的麻煩。根據(jù)多年在企業(yè)的實(shí)踐，認(rèn)為

開式線型砂與手工造型的型砂相比是一種量的變化， 而自動線型砂相

對前者而言是質(zhì)的變化。前者可憑生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、手抓、眼觀來判斷型砂

是否適于生產(chǎn)，而自動線型砂是否合格則需各種指標(biāo)數(shù)據(jù)來支持， 一

般國外自動造型機(jī)對型砂的這些指標(biāo)數(shù)據(jù)都會做規(guī)定， 有些廠家還會

規(guī)定的非常詳細(xì)，國內(nèi)的一部分自動造型機(jī)就無任何這方面的資料，

讓一些最初接觸自動造型機(jī)的鑄造廠家無據(jù)可依。

自動造型線常用的指標(biāo)：

1、 緊實(shí)率 33～42%：是一個(gè)表示型砂相對干濕程度的指標(biāo)，

不管型砂中膨潤土、煤粉和灰分的含量有多少，只要將緊實(shí)率控制在

要求的范圍內(nèi)，手感干濕程度就處于最合適狀態(tài)， 它會影響到砂型的

厚度，這在垂直線生產(chǎn)上就比較明顯。確認(rèn)最終的緊實(shí)率應(yīng)該在造型

機(jī)的上方，一般都是在混砂機(jī)附近取樣，**做幾次混砂機(jī)處和造型

機(jī)上方取樣對比，找出兩處緊實(shí)率的系統(tǒng)差別，最后確定在混砂機(jī)處

取樣的數(shù)據(jù)，以方便操作。

2、 濕壓強(qiáng)度0.12～0.2MPa：濕壓強(qiáng)度是保證造型及澆注過程

正常進(jìn)行的一個(gè)重要指標(biāo)，高強(qiáng)度型砂可避免塌箱、脹箱、漏箱，特

別是垂直生產(chǎn)線砂型要推動造好的砂型向前移動， 澆注時(shí)又無砂箱協(xié)

助承受金屬液的壓力，會對型砂強(qiáng)度要求更高。如某廠一垂直生產(chǎn)線，

自動造型機(jī)要求型砂濕壓強(qiáng)度 0.2～0.25MPa，一階段其濕壓強(qiáng)度在

0.17～0.18MPa之間，砂眼缺陷占廢品的 70～80%。后經(jīng)調(diào)整，濕壓

強(qiáng)度連續(xù)幾天在0.25～0.27MPa，砂眼減少，還出現(xiàn)連續(xù) 4天無砂眼

的情況，但氣孔成倍增長。由此可見，型砂的濕壓強(qiáng)度不是越高越好，

因濕壓強(qiáng)度過高會使型砂透氣性下降， 會使氣孔缺陷上升，使成本增

加、帶來落砂困難等。試驗(yàn)儀器的安放，會對型砂濕壓強(qiáng)度的數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大影響。有的生產(chǎn)廠因?yàn)楦鞣N條件限制，把儀器放置在桌子上、鋼板上，特別是制樣機(jī)，在錘擊三下試樣時(shí)，受到所放置平臺的彈力影響，制出的試樣

會比型砂的實(shí)際濕壓強(qiáng)度降低約 0.05MPa。所以試驗(yàn)儀器要置于與地

面有剛性連結(jié)的平臺上，且制樣機(jī)應(yīng)與其他試驗(yàn)儀器的放置平面斷

開。

3、 透氣性：水平線90～130，垂直線70～120

在生產(chǎn)中，追求型砂的高透氣性，是很多對型砂認(rèn)識不全面者的

目標(biāo)。固然低透性加大鑄件氣孔缺陷， 但過高的透氣性也會使鑄件成

為廢品。①一水平生產(chǎn)線一段出現(xiàn)較多氣孔， 而型砂透氣性一直穩(wěn)定

3

在110～130，但管理者認(rèn)為透氣性不足高，棄用粒度 70/140原砂而

改為50/100的原砂，一周后，型砂透氣性逐漸升至 150～170，鑄件

表面逐漸出毛糙，到一叢一叢的毛刺，個(gè)別的鑄件已無法完全清除毛

刺，恢復(fù)鑄件原型了，只得判廢。②一生產(chǎn)廠垂直生產(chǎn)線，型砂透氣

性～130，鑄件位于型砂最下端的部分毛刺叢生，當(dāng)問及為什么不降

低透氣性時(shí)，該產(chǎn)品主管認(rèn)為，還不及其他生產(chǎn)線的透氣性高。他沒

有認(rèn)識到垂直與水平生產(chǎn)線由于澆注系統(tǒng)在型腔的位置形式不同， 對

型砂透氣性的要求不同。

4、 水份：水平線2.8～3.4%，垂直線3.3～3.7%

在生產(chǎn)中，水份的測定普遍存在兩個(gè)問題：①使用托盤天平測定

出的型砂水份的秤量誤差會高達(dá)± 0.5%，**使用感量±0.01g的電

子天平，且**稱量為 200g。②烘干時(shí)，試樣要完全冷卻至室溫時(shí)，

再稱量。舊砂水份問題，自動線普遍使用活化鈉基膨潤土， 這種膨潤土與

水混合后，達(dá)到具**的強(qiáng)度值需一定時(shí)間， 而型砂中有效膨潤土的

80%多都存在于舊砂中，使舊砂的水份保持在型砂水份的 60%左右，

會使型砂的混碾效果更好。

5、 型砂的含坭量：水平線 10～12%，垂直線11～13%含坭量包括了有效的膨潤土、 煤粉及死灰分，其中有效膨潤土及煤粉在保證型砂性能的情況下，其含量是穩(wěn)定的。若總含坭量升高，表明無用灰分升高，它使型砂水份升高、透氣性下降、韌性下降，最快捷的定性判斷含坭量高低的數(shù)據(jù)是型砂的緊實(shí)率 /水份，應(yīng)在10～12。若此值＜10，則說明含坭太高了；此值＞ 12，則含坭過低了。與控制型砂的含坭量直接相關(guān)的是砂處理生產(chǎn)線的除塵能力， 功能好的砂處理，除塵能力強(qiáng)，分檔比較細(xì)，一般正常生產(chǎn)時(shí)，每年大

調(diào)整一次，一個(gè)月即可調(diào)整到位，其余時(shí)間根據(jù)型砂含坭量的變化做小幅調(diào)整，也有相當(dāng)部分砂處理除塵開在最高檔次， 但含坭量總也降不下來。

6、 有效煤粉含量:一般以型砂型砂發(fā)氣量來判定煤粉量是否合適，高密度造型線型砂一般 1g的發(fā)氣量在16～24ml。有效膨潤土含量：5～9%。

舉例1：有一垂直分型自動線，生產(chǎn)中小型鑄件，每箱 4件，有一時(shí)期下部2件，因全身長滿毛刺，不得不把澆口堵上，每型由 4件變成每型2件，在討論鑄型下部兩個(gè)鑄件為什么會長滿毛刺時(shí)， 發(fā)現(xiàn)其型砂透氣性為～170，而垂直線由于鑄件在澆注位置是上下擺放的，鐵水從上方澆進(jìn)鑄型，則型腔的底部會承受很大壓力。而型砂透氣性為170時(shí)，就意味著在砂型型腔表面的孔隙較大， 在鐵水的熱作用和重力作用下，高溫鐵水滲入了這些孔隙中，而形成了嚴(yán)重的機(jī)械粘砂，造成了沒有其他缺陷的廢品。其型砂中使用優(yōu)質(zhì)膨潤土、煤粉，河北承德原砂，粒度 50/100。問題出在了原砂粒度上。該廠在使用承德砂之前，使用的是鄭郊圃田、中牟一帶的原砂，粒度為 50/100,鑄件質(zhì)量一直很穩(wěn)定，改用承德砂后，就出了機(jī)械粘砂，且情況逐漸嚴(yán)重，至直堵掉兩個(gè)鑄件的型腔的澆口。其原因在于鄭州砂 SiO 2 含量～83%，使用過程中由熱作用和各種機(jī)械力作用，易破碎，且自動線型砂成份中原砂一般為 1%～2%。比例較小，使得型砂不會處于高透性狀態(tài)。而承德砂的 SiO 2 ～90%，型砂粒度仍采用50/100原砂，就使型砂透氣性上升至～ 170。在之前

溝通過程中，一度改為 70/140原砂，透氣性降為～140，用于細(xì)砂沒及時(shí)補(bǔ)充，又使用了 50/100原砂兩天，型砂透氣性又恢復(fù)到 170，剛好轉(zhuǎn)一些的鑄件，粘砂情況又加劇，同時(shí)抓型砂手感煤粉量不多，且鑄件粘砂較重，做型砂的發(fā)氣量只有 13、14ml，而配料表中煤粉的含量為0.45%，不算太低，與實(shí)際情況不符。深究原因，發(fā)現(xiàn)稱量煤粉的電子秤上，始終有5Kg的殘留量，使煤粉加入量長期處于低水平狀態(tài)，在與型砂管理人員交談過程中， 談及為什么在透氣性快速上升時(shí)，沒有及時(shí)采取措施，該管理人員原先的認(rèn)識是透氣性越高越好，甚至有人認(rèn)為一型內(nèi)上部兩件不粘砂是因?yàn)橥笟庑愿撸?下部兩件粘砂是排氣條件不好所致。

舉例2：某鑄造車間，垂直分型生產(chǎn)線生產(chǎn)中小鑄件，鑄件砂眼

廢品嚴(yán)重，型砂：

緊實(shí)率 濕壓強(qiáng)度 透氣性 水份 含坭量

27% 0.26MPa 55 3.75% 18.05%

所使用的原砂為鄭州圃田，粒度為 70/140,并且所用芯子的復(fù)膜砂粒度也為70/140。緊實(shí)率過低，會降低型砂的韌性，易形成砂眼。從以上數(shù)據(jù)分析，型砂緊實(shí)率太低，說明在型砂中與其中的有效吸水物質(zhì)相比，水份應(yīng)提高，但此時(shí)濕壓強(qiáng)度已經(jīng)很高了，且水份處于上限，若把緊實(shí)率提高至36-37%，則強(qiáng)度會升高，最主要的是水份會上升很多，對控制鑄件氣孔極為不利。

①觀察沒有進(jìn)行拋丸清理的

鑄件，每件鑄件40～50%的表面已脫離型砂，露出灰藍(lán)色表面；②砂處

理除塵控制分為五檔，當(dāng)時(shí)只開在三檔；③原砂短期內(nèi)不會更換產(chǎn)地；

④膨潤土加入量為 1.4%，煤粉加入量為 0.4%。綜合以上原因，提如

下建議：

1.砂處理除塵開到最高檔，保持最強(qiáng)的除塵能力；

2.膨潤土加入量降至～0.9%，煤粉加入量降至不足 0.2%；

3.使用50/100原砂。

20天后，反饋信息：

緊實(shí)率 濕壓強(qiáng)度 透氣性 水份 含坭量 有效膨潤土 有效煤粉

36% 0.19MPa ～60 ～3.5% 13.2% 8.3% 6.2%

其中，透氣性仍然很低，是因?yàn)?70/140的原砂未用完，沒有更換粗砂，且原砂的加入量極低，其他性能都比較理想，鑄件質(zhì)量有很大提升。

以上只是生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)生的一些情況，拿出來與大家共同分享，

若能對初使用高密度造型線的同行們提供一點(diǎn)借鑒，就非常值得了。

轉(zhuǎn)自：鑄造技術(shù)服務(wù)平臺

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