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高密度造型線的型砂性能管理

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文章附圖

高密度造型線的型砂性能管理

  于鳳蓮 鑄造技術服務平臺

隨著我國鑄鐵業的發展,對鑄件品質的要求日益提高,并且由于

其他諸多因素的影響,越來越多的生產廠家安裝使用了高密度造型生

產線,而高密度潮模生產線對型砂的質量有著嚴格的要求。

      對一些中小企業,在使用高密度造型線時普遍存在著兩個極端的

認識誤區:一是認為自動線與手工造型、一般機器造型沒什么特別區

別;二是認為自動線比較高檔,型砂材料要用**、全新的。這兩種

想法都會給企業生產造成一定的麻煩。根據多年在企業的實踐,認為

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

對前者而言是質的變化。前者可憑生產經驗、手抓、眼觀來判斷型砂

是否適于生產,而自動線型砂是否合格則需各種指標數據來支持, 一

般國外自動造型機對型砂的這些指標數據都會做規定, 有些廠家還會

規定的非常詳細,國內的一部分自動造型機就無任何這方面的資料,

讓一些最初接觸自動造型機的鑄造廠家無據可依。

自動造型線常用的指標:

1、 緊實率 33~42%:是一個表示型砂相對干濕程度的指標,

不管型砂中膨潤土、煤粉和灰分的含量有多少,只要將緊實率控制在

要求的范圍內,手感干濕程度就處于最合適狀態, 它會影響到砂型的

厚度,這在垂直線生產上就比較明顯。確認最終的緊實率應該在造型

機的上方,一般都是在混砂機附近取樣,**做幾次混砂機處和造型

機上方取樣對比,找出兩處緊實率的系統差別,最后確定在混砂機處

取樣的數據,以方便操作。

2、 濕壓強度0.12~0.2MPa:濕壓強度是保證造型及澆注過程

正常進行的一個重要指標,高強度型砂可避免塌箱、脹箱、漏箱,特

別是垂直生產線砂型要推動造好的砂型向前移動, 澆注時又無砂箱協

助承受金屬液的壓力,會對型砂強度要求更高。如某廠一垂直生產線,

自動造型機要求型砂濕壓強度 0.2~0.25MPa,一階段其濕壓強度在

0.17~0.18MPa之間,砂眼缺陷占廢品的 70~80%。后經調整,濕壓

強度連續幾天在0.25~0.27MPa,砂眼減少,還出現連續 4天無砂眼

的情況,但氣孔成倍增長。由此可見,型砂的濕壓強度不是越高越好,

因濕壓強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。試驗儀器的安放,會對型砂濕壓強度的數據產生較大影響。有的生產廠因為各種條件限制,把儀器放置在桌子上、鋼板上,特別是制樣機,在錘擊三下試樣時,受到所放置平臺的彈力影響,制出的試樣

會比型砂的實際濕壓強度降低約 0.05MPa。所以試驗儀器要置于與地

面有剛性連結的平臺上,且制樣機應與其他試驗儀器的放置平面斷

開。

3、 透氣性:水平線90~130,垂直線70~120

在生產中,追求型砂的高透氣性,是很多對型砂認識不全面者的

目標。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。①一水平生產線一段出現較多氣孔, 而型砂透氣性一直穩定

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在110~130,但管理者認為透氣性不足高,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,個別的鑄件已無法完全清除毛

刺,恢復鑄件原型了,只得判廢。②一生產廠垂直生產線,型砂透氣

性~130,鑄件位于型砂最下端的部分毛刺叢生,當問及為什么不降

低透氣性時,該產品主管認為,還不及其他生產線的透氣性高。他沒

有認識到垂直與水平生產線由于澆注系統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%

在生產中,水份的測定普遍存在兩個問題:①使用托盤天平測定

出的型砂水份的秤量誤差會高達± 0.5%,**使用感量±0.01g的電

子天平,且**稱量為 200g。②烘干時,試樣要完全冷卻至室溫時,

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,達到具**的強度值需一定時間, 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據是型砂的緊實率 /水份,應在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的是砂處理生產線的除塵能力, 功能好的砂處理,除塵能力強,分檔比較細,一般正常生產時,每年大

調整一次,一個月即可調整到位,其余時間根據型砂含坭量的變化做小幅調整,也有相當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,生產中小型鑄件,每箱 4件,有一時期下部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鑄件為什么會長滿毛刺時, 發現其型砂透氣性為~170,而垂直線由于鑄件在澆注位置是上下擺放的,鐵水從上方澆進鑄型,則型腔的底部會承受很大壓力。而型砂透氣性為170時,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,而形成了嚴重的機械粘砂,造成了沒有其他缺陷的廢品。其型砂中使用優質膨潤土、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,鑄件質量一直很穩定,改用承德砂后,就出了機械粘砂,且情況逐漸嚴重,至直堵掉兩個鑄件的型腔的澆口。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。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,用于細砂沒及時補充,又使用了 50/100原砂兩天,型砂透氣性又恢復到 170,剛好轉一些的鑄件,粘砂情況又加劇,同時抓型砂手感煤粉量不多,且鑄件粘砂較重,做型砂的發氣量只有 13、14ml,而配料表中煤粉的含量為0.45%,不算太低,與實際情況不符。深究原因,發現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,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,沒有及時采取措施,該管理人員原先的認識是透氣性越高越好,甚至有人認為一型內上部兩件不粘砂是因為透氣性高, 下部兩件粘砂是排氣條件不好所致。

舉例2:某鑄造車間,垂直分型生產線生產中小鑄件,鑄件砂眼

廢品嚴重,型砂:

緊實率 濕壓強度 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,并且所用芯子的復膜砂粒度也為70/140。緊實率過低,會降低型砂的韌性,易形成砂眼。從以上數據分析,型砂緊實率太低,說明在型砂中與其中的有效吸水物質相比,水份應提高,但此時濕壓強度已經很高了,且水份處于上限,若把緊實率提高至36-37%,則強度會升高,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,露出灰藍色表面;②砂處

理除塵控制分為五檔,當時只開在三檔;③原砂短期內不會更換產地;

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:

緊實率 濕壓強度 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,是因為 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,鑄件質量有很大提升。

以上只是生產實踐中發生的一些情況,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借鑒,就非常值得了。

轉自:鑄造技術服務平臺

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