湿型砂的性能要求.docVIP

湿型砂的性能要求 于震宗 2002年2月初稿（2004年12月修改） 前言 湿型砂铸件的表面品质直接受型砂各种性能的影响。凡是生产重要和表面品质优良铸件的铸造工厂，其型砂实验室的仪器设备大多比较完善齐全，型砂检验项目较多，每日多次检验。同时砂处理系统设备设计和选用合理，具有先进的控制设施，并且管理严格。高密度造型（或称高紧实度造型，包括多触头高压、气冲、挤压、射压、静压、真空吸压等造型）方法的生产效率高、铸件品质较好，因而国内应用日益普遍。高密度造型对型砂品质的要求比手工造型或震压造型更为严格，本文将以此做为讨论重点，也附带有个别应用震压或压实造型机的铸造工厂做为对照。为了具体说明湿型砂的性能和控制范围，本文附带表格列举出一些公司推荐的和铸造工厂实测的或规定的性能。其中所罗列工厂的型砂品质优劣不同，性能数值并非全部合理。有的工厂型砂检测项目过少，难以分析型砂性能与铸件品质的关系。作者将在以下段落中加以评论。由于纸张宽度限制，只列举一部分主要的和经常测定的性能。还有几种性能只能在后文中简略叙述。数据搜集来源一小部分引自中外公开发行刊物，在表格最右侧注明刊物名称和出版年月或期号。本文中还有大部分数据是由各公司或工厂的工程师提供的，所列举数据只是当时情况，并不代表目前实际状况。 本文专供湿型铸造工厂中主管型砂的技术员和工程师参考。考虑到这些人员对于湿型砂已然比较熟悉，因而在文章中不再介绍各种仪器的结构和操作步骤。 1 紧实率和含水量 湿型砂不可太 干，因为干的型砂虽然流动性极好，但是型砂中膨润土未被充分润湿，性能较为干脆，起模困难，砂型易碎，表面的耐磨强度低，铸件容易生成砂孔和冲蚀缺陷。型砂也不可太湿，否则型砂太粘，造型时型砂容易在砂斗中搭桥和降低造型流动性，还易使铸件产生针孔、气孔、呛火、水爆炸、夹砂、粘砂等缺陷。根据造型方法、操作习惯不同，对型砂的干湿程度要求也不相同。手工造型要求起模性好，希望型砂较湿一些。高密度造型要求型砂具有较高流动性以便容易充满型框，希望型砂更干一些。有两种检测参数代表型砂的干湿状态：一是紧实率，代表型砂的手感干湿程度；另一是含水量，代表型砂的实际水分含量。以前的论点是手工造型和震压式机器造型用型砂要求起模性好，最适宜干湿状态下的紧实率大约在45~50%；高压造型和气冲造型时为40~45%；射压和挤压造型要求较高的流动性好，紧实率为35～40%，认为在上述紧实率的含水量就是最适宜含水量。虽然在造型机处的型砂紧实率不可过低（例如30%），以免起模困难；但是紧实率也不可过高，以免型砂流动性降低，砂型的型腔表面松紧不均，而且可能导致造型紧实距离过大而损伤模具，或者压头陷入下砂箱底面边缘以内而引起浇注时跑火。近年来各国铸造工厂的型砂紧实率和含水量都有降低趋势。这是因为高密度造型设备的起模精度提高，而且砂型各部位硬度均匀分布的要求使型砂的流动性成为更重要的考虑因素。工厂的控制原则大多是只要不影响起模，就尽量压低紧实率。日本土芳公司1979~1985年调查125种湿型（包括中、高密度造型）铸铁生产线的紧实率平均值为38.0%，含水量平均值为3.7%；1998年再一次调查94种型砂紧实率平均值降为35.8%，含水量降为3.5%。从减少铸件缺陷的角度出发，最基本的要求是当型砂处于最适宜的干湿状态下型砂的含水量尽可能低。各铸造工厂型砂中附加物种类和数量、含泥量多少、混砂设备和混砂工艺不同，达到最适宜干湿状态的含水量也不同。高强度型砂的膨润土加入量多就需要较多的润湿水分。型砂中含有多量灰分也额外吸附水分才能使它润湿。假如所购入煤粉和膨润土的品质低劣，需要增大加入量，更会使型砂的含水量居高不下。如果由于所用混砂机的加料顺序不良、揉捻作用不强、刮砂板磨损、混砂时间太短，以致型砂中存在多量不起粘结作用的小粘土团块和砂豆，也会提高型砂的含水量。目前铸件品质较好的高密度造型的工厂中，造型机处取样型砂紧实率通常都在34~38%之间，比起当年的35~45%有明显的降低趋势, 这是降低型砂灰分和含泥量后才能做到的。 附表中各高密度造型工厂的型砂含水量大多在2.5~3.5%之间。根据其它资料，世界各国高密度造型工厂的型砂含水量基本上都分布在2.5~4.2%之间。目前铸件品质较好的高密度造型的工厂中，造型机处取样型砂含水量比较集中于2.8～3.5%。凡是生产大量树脂砂芯铸件（如发动机铸件）的型砂含水量大多偏于下限。生产少砂芯铸件的型砂可能接近上限。这是因为大量树脂砂芯溃散后混入型砂使含泥量下降，型砂吸水量降低。 附表中国内各厂的紧实率和含水量除特别注明以外，取样地点大多为在混砂机处。但是型砂紧实率和含水量的控