大型鑄鋼件散砂控制研究

馬瑞

摘要： 介紹了大型鑄鋼件型腔內(nèi)散砂產(chǎn)生的原因，從工藝設(shè)計(jì)和現(xiàn)場操作兩方面，總結(jié)大型鑄鋼件的散砂控制要點(diǎn)，減少鑄鋼件表面的砂眼缺陷，提高鑄件表面質(zhì)量。

Abstract： This paper introduces the cause of loose sand getting into the cavity of large cast steel， and from the two aspects of process design and site operation， sums up control points of the loose sand in large steel castings， reducing blowholes on the surface of steel castings， and improving the surface quality of the castings.

關(guān)鍵詞： 大型鑄鋼件；砂眼；散砂

Key words： large steel castings；blowhole；loose sand

中圖分類號(hào)：U465.1+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）31-0110-02

0 引言

散砂控制是為了提高鑄件表面質(zhì)量，減少鑄件出現(xiàn)內(nèi)、外部缺陷的幾率，是澆注前合箱過程控制的重點(diǎn)之一。型腔內(nèi)的散砂會(huì)導(dǎo)致鑄件內(nèi)、外部出現(xiàn)缺陷，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成鑄件局部缺肉、夾砂，甚至可以直接造成鑄件報(bào)廢等重大質(zhì)量事故。產(chǎn)品的工藝結(jié)構(gòu)，明冒口及暗冒口的放置，出氣系統(tǒng)的設(shè)置以及瓷管的鋪設(shè)質(zhì)量都是造成型腔內(nèi)存在散砂的原因。本文通過對現(xiàn)場操作、工藝問題造成的散砂不合，以及鑄件所表現(xiàn)出來的夾砂、砂眼等缺陷分析，總結(jié)出型腔內(nèi)散砂控制的具體措施。

1 型腔內(nèi)存在散砂的原因

散砂，是遺留在型腔內(nèi)沒有被清理干凈的型砂?，F(xiàn)代鑄造業(yè)大多使用樹脂砂作為造型的原輔材料，在操作過程中會(huì)發(fā)生散砂進(jìn)入型腔的現(xiàn)象。

澆注系統(tǒng)鋪設(shè)要求在型砂完全硬化前完成，鋪設(shè)過程中會(huì)有少量型砂粘連在手套上或者瓷管壁上，如果沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，這些粘連的型砂隨著操作進(jìn)入到型腔。暗冒口出氣系統(tǒng)與型腔連通，合箱時(shí)，如果暗冒口出氣口未覆蓋好，型砂常常會(huì)通過暗冒口出氣系統(tǒng)進(jìn)入型腔。而在清理型腔時(shí)，操作人員鞋底會(huì)帶入散砂，甚至移動(dòng)上箱的過程也會(huì)將型砂帶入型腔。合箱完成后，如果上箱的明冒口沒有遮擋嚴(yán)實(shí)，周圍的散砂會(huì)在烘箱過程中隨著氣流進(jìn)入型腔。

2 散砂控制

2.1 澆注系統(tǒng)鋪設(shè)時(shí)的散砂控制

大型鑄鋼件的澆注系統(tǒng)鋪設(shè)必須在型砂未完全硬化前進(jìn)行。鋪設(shè)過程使用定制的瓷管進(jìn)行連接，瓷管埋于型砂之下，在瓷管對接操作過程中，會(huì)有少量散砂隨著操作人員佩戴的勞保手套遺留在澆注系統(tǒng)內(nèi)。同時(shí)，整體鋪設(shè)完成后覆蓋型砂時(shí)再對接的瓷管間隙中也會(huì)有型砂進(jìn)入。綜合散砂產(chǎn)生的原因及造型操作特點(diǎn)，澆注系統(tǒng)鋪設(shè)時(shí)的散砂控制措施如下：

①在瓷管準(zhǔn)備時(shí)，事先進(jìn)行預(yù)鋪設(shè)，減少磁管在型砂中的對接次數(shù)。

②澆注系統(tǒng)鋪設(shè)過程中，禁止操作人員佩戴勞保手套，并且準(zhǔn)備好毛刷對瓷管進(jìn)行清潔。

③磁管對接過程控制好瓷管的接縫間隙，磁管鋪設(shè)完成后及時(shí)使用膠帶紙封堵間隙，防止在后續(xù)流砂過程中型砂進(jìn)入瓷管內(nèi)部。

2.2 合箱過程中的散砂控制

芯頭設(shè)計(jì)間隙過大或是過小都會(huì)在下芯過程中制造出分散砂。一些復(fù)雜的鑄型（芯）下芯后，會(huì)形成視覺觀察盲區(qū)，從而散砂遺留在型腔內(nèi)。一般，芯頭設(shè)計(jì)及合箱工序使用如下方法控制散砂：

①設(shè)計(jì)的預(yù)留芯型間隙不超過3mm，在噴涂過程中將芯頭部位范圍在100mm左右的區(qū)域進(jìn)行涂裝，增強(qiáng)砂芯（型）表面強(qiáng)度，減少下芯過程中散砂的產(chǎn)生。

②為了減少人員進(jìn)出所產(chǎn)生的散砂，在下箱分型面進(jìn)行涂料覆蓋，固定分型面的散砂。同時(shí)要求人員進(jìn)出時(shí)必須穿戴鞋套，防止將散砂帶入型腔。使用合理有效的型腔清理工具，如工業(yè)吸塵器的使用可以有效地清理型腔。

④對于復(fù)雜芯型形成的視覺觀察盲區(qū)，使用內(nèi)窺鏡或是利用鏡子反射確認(rèn)是否存在散砂，并及時(shí)清理干凈。

2.3 合箱后、澆注前散砂的控制

合箱后在上箱有明冒口及暗冒口出氣，為保證型腔的清潔度以及型腔的保溫性能，在明冒口上覆蓋的是石棉布，在覆蓋的過程以及烘箱過程安插烘管是容易將散沙遺落到型腔內(nèi)，暗冒口出氣時(shí)直通到型腔的出氣通道，在上箱表現(xiàn)為一個(gè)與冒口平齊或是略高的孔洞，由于其周圍都是以型砂為基礎(chǔ)的，在封堵過程及烘箱過程容易將其周圍的散砂子遺落到型腔內(nèi)。為此，在這一階段可采取如下措施：

①上箱明冒口造型時(shí)，明冒口高度高出刮砂面至少50mm，避免鋪設(shè)石棉布時(shí)冒口周圍的散砂掉入型腔。

②改進(jìn)暗冒口出氣系統(tǒng)，增加出氣集砂部位，使從暗冒口進(jìn)入的散砂直接掉落在集砂槽內(nèi)。同時(shí)，在出氣口設(shè)置瓷管也可以有效地阻擋散砂進(jìn)入暗冒口出氣系統(tǒng)。

③噴涂時(shí)將冒口周圍150～200mm的區(qū)域進(jìn)行噴涂，以便固定冒口周圍的散砂，合箱后覆蓋的石棉布尺寸大于冒口周圍200mm以上，可以有效地減少散砂進(jìn)入型腔。

④烘箱時(shí)，先將烘機(jī)送電，打開風(fēng)機(jī)通風(fēng)，將其內(nèi)部的雜物去除干凈后再放置到預(yù)定烘箱位置。

3 結(jié)論

散砂的形成貫穿于產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)、造型操作、合箱操作及澆注準(zhǔn)備的各個(gè)方面，需從合理的工藝間隙設(shè)計(jì)、精細(xì)化的過程操作、更加高效地防護(hù)及清理工具應(yīng)用等方面進(jìn)行綜合改進(jìn)，做到對造型生產(chǎn)全周期的散砂有效控制及防護(hù)，避免鑄件在澆注凝固后產(chǎn)生夾砂及砂眼類缺陷，從而提高鑄件的整體質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]王榮.鑄件掉砂的成因及防止措施[J].金屬加工（熱加工），2015（13）：46-47.

[2]王榮.鑄件機(jī)械粘砂缺陷的成因及防止措施[J].金屬加工（熱加工），2013（17）.

[3]齊丕驤，齊霖.擠壓鑄件優(yōu)質(zhì)化技術(shù)進(jìn)展[J].特種鑄造及有色合金，2004（2）.