大型鑄鐵件粘砂的研究及預(yù)防

鞏春鋒，彭 倩，田 英，田逢甲，張 鵬，穆寶平

（1.中核四達(dá)建設(shè)監(jiān)理有限公司，河北石家莊052200；2.陜西柴油機(jī)重工有限公司，陜西興平713105）

鑄件粘砂既影響了外觀質(zhì)量，也影響著生產(chǎn)質(zhì)量，制約著生產(chǎn)效率，尤其是柴油機(jī)等結(jié)構(gòu)復(fù)雜、腔殼較多的關(guān)鍵件以及重要件。如果粘砂嚴(yán)重，且無法清理時(shí)，將造成鑄件報(bào)廢。出于這樣的現(xiàn)狀，有必要對粘砂過程進(jìn)行透徹的研究。

1 粘砂現(xiàn)象

機(jī)械粘砂是指金屬液滲入砂型或砂芯砂粒間隙中，與砂燒結(jié)并粘附在鑄件表面，金屬液有時(shí)會(huì)滲透到砂芯的整個(gè)截面，致使內(nèi)腔阻塞，這種粘砂往往是不可能清除的，鑄件不得不報(bào)廢。我廠以生產(chǎn)大型鑄鐵件為主，隨著生產(chǎn)能力的提高，鑄件粘砂問題日益突出。粘砂總體表現(xiàn)為鑄件的里、外腔處，圓角處，厚大的熱節(jié)處，還有一些鑄件的外皮處。

2 粘砂原因

自硬呋喃樹脂砂鑄造工藝一般先在制好的型、芯表面涂刷一定厚度的耐火涂料，然后放入砂箱中，澆注使液體金屬占據(jù)型腔位置，凝固冷卻后形成鑄件。機(jī)械粘砂也叫“鐵包砂”，是鐵液滲入砂粒間的孔隙，凝固后將砂粒機(jī)械地粘連在鑄件表面。從工藝過程和機(jī)械粘砂的定義可以看出，涂料配制、涂刷和造型舂砂是造成鑄件機(jī)械粘砂的關(guān)鍵工序：（1）涂料波美度大，涂料滲透深度較淺，未填塞到型芯表面的孔隙，鑄型和金屬液之間缺少一道致密且具有較高熱化學(xué)穩(wěn)定性的耐火屏障。涂料波美度較小，涂料就會(huì)被砂型吸入，因而發(fā)生涂料掉皮、掉屑或剝離而造成機(jī)械粘砂[1]。（2）新上崗者未掌握操作要領(lǐng)，涂刷不到位，涂料層較薄。（3）砂粗，砂粒間隙大，金屬液易滲入空隙形成粘砂；型、芯砂緊實(shí)度差或者砂溫過高，使得型砂超出其可使用時(shí)間，導(dǎo)致強(qiáng)度低。

3 粘砂情況分析

結(jié)合我廠的生產(chǎn)實(shí)際和鑄件粘砂情況來分析，涂料涂刷工均經(jīng)過培訓(xùn)、持證上崗，造型舂砂過程也必須經(jīng)手工緊實(shí)和振實(shí)臺(tái)振實(shí)到位，型砂粒度也保持在廠級(jí)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，故涂刷和造型舂砂均不是產(chǎn)生粘砂的主要原因。而涂料的配制，即涂刷工藝的不合理，會(huì)導(dǎo)致涂料滲透度較淺，不能充分填塞到型芯表面孔隙，鑄型和金屬液之間缺少一道致密且具有熱化學(xué)穩(wěn)定性的耐火屏障，從而導(dǎo)致鑄件嚴(yán)重粘砂。因此，用現(xiàn)有的涂刷工藝再試刷一件鑄件后，發(fā)現(xiàn)粘砂現(xiàn)象依舊嚴(yán)重，故涂料配制不當(dāng)是引起鑄件機(jī)械粘砂的主要因素。

4 工藝措施

通過分析查找出我廠鑄件粘砂的主要原因是涂料工藝不當(dāng)引起的，特進(jìn)行工藝措施調(diào)試，防止鑄件粘砂。調(diào)整涂料波美度，分別在若干個(gè)試塊進(jìn)行涂刷，待點(diǎn)火干燥、冷卻后利用萬能試驗(yàn)機(jī)將其拉斷，并觀察、記錄斷截面處涂料滲入厚度，結(jié)果如表1所示。

表1 試驗(yàn)結(jié)果

涂料一般滲入1～2個(gè)砂粒，當(dāng)緊實(shí)壓力較高或澆注溫度較高時(shí)，不能有效地阻止金屬液的滲入而產(chǎn)生粘砂[2]，因此一般要求涂料能滲入砂型（芯）表面大約1.5～3倍砂粒直徑。從表1可看出60～70的涂料厚度易于形成涂料層，易于將鐵液與鑄型隔開；波美度為40～50涂料較稀，可起到封面作用，將涂料層予以鞏固。

5 鑄件粘砂解決情況

采取以上合理的涂料涂刷工藝措施，明顯發(fā)現(xiàn)該工藝情況下涂料滲透性好，鑄件易清理，粘砂問題得到較好的控制，切實(shí)地解決我廠存在的鑄件粘砂問題。

圖1 粘砂情況解決圖

6 結(jié)論

通過對大型鑄鐵件機(jī)械粘砂進(jìn)行原因分析，發(fā)現(xiàn)涂料涂刷工藝是影響機(jī)械粘砂的主要因素，從而試驗(yàn)、驗(yàn)證了可防鑄件粘砂的涂料涂刷工藝，厚大件涂料涂刷工藝宜采取三遍，波美度分別為50～60、60～70、40～50，此工藝可有效地防止大型厚壁件嚴(yán)重粘砂問題。