FS 粉在靜壓造型線上的應用

萬修根，陳 凱，付佳斌，馬 雨

(江鈴汽車股份有限公司鑄造廠，江西 南昌 330001)

我廠主要生產(chǎn)薄壁高強度發(fā)動機缸體、缸蓋類鑄件，其中制芯主體部分采用三乙胺冷芯工藝，水套和油道等一些小芯采用覆膜砂工藝。前期靜壓造型線一直使用煤粉作為防黏砂材料，隨著新增冷芯線的投產(chǎn)，型砂中混入的冷芯砂量越來越多，導致型砂性能出現(xiàn)波動，鑄件一些深凹部位出現(xiàn)沖砂、黏砂等現(xiàn)象，砂型的成型率也不斷下降（砂型的成型率由原來的98%左右下降到97%）.有資料介紹，采用FS 粉取代煤粉后，型砂的流動性、韌性和起模性可得到改善，為了提高砂型的成型率及改善型砂性能，避免大量冷芯砂的混入對型砂性能的不良影響[1]，我廠進行了FS 粉的試用。

1 FS 粉的性能特征

FS 粉由多種礦物及細小有機纖維質(zhì)組成,經(jīng)高溫、高壓等特殊處理后成為組元之間高度分散的固溶系，呈白灰色粉末狀，無毒、無味、無腐蝕性、無粉塵、無污染。

表1 FS 粉和普通煤粉的主要參數(shù)

鑄件黏砂是由于鐵液鉆入砂型表面孔隙中，凝固后將砂粒機械地鉤連在鑄件表面而形成或由于鐵液表面被氧化生成的氧化鐵等金屬氧化物與型砂中的二氧化硅反應，生成低熔點的鐵硅酸鹽渣液，凝固后與砂粒一起牢固地粘附在鑄件表面上而形成。FS 粉相對煤粉有更高的揮發(fā)分（見表1），同時FS 粉里含有一定比例的淀粉，遇水后形成富有粘性的膠狀體，有較好的韌性、塑性，對砂粒表面有較好的潤濕性，可較均勻地包覆于砂粒表面，可以有效的改善型砂的強度和韌性，從而達到改善鑄件黏砂的效果[2]。

2 FS 粉在靜壓造型線上的試用

2.1 試用過程中的工藝要求

我廠缸體、缸蓋類鑄件經(jīng)過落砂床落砂后的舊砂通過皮帶轉(zhuǎn)運至舊砂庫循環(huán)利用，而在落砂床上未震落的舊砂塊和鑄件所帶走的后期經(jīng)震擊擊芯下來的砂子，都直接淘汰，不進入舊砂系統(tǒng)中回用。由于我廠靜壓線的舊砂中有較多的冷芯砂混入，導致型砂含泥量偏低，為了保證一定的型砂含泥量，我們在混砂時不加新砂反而加入一定量的粉塵。

試用初期，其他工藝不變，第一周FS 粉加入質(zhì)量分數(shù)為0.5%，后因落砂床落砂問題，減少了FS 粉加入質(zhì)量分數(shù)，約0.3～0.4%，粉塵加入量根據(jù)含泥量進行調(diào)整，膨潤土加入量視落砂床落砂情況變化進行調(diào)整，確保落砂正常且舊砂量維持不變。

2.2 FS 粉試用過程情況

2.2.1 試用過程中的問題

由于FS 粉由多種礦物及細小有機纖維質(zhì)組成,并經(jīng)過高溫、高壓等特殊處理，同時FS 粉里含有一定比例的淀粉，澆注后經(jīng)過高溫鐵水的烘烤，導致型砂的表干強度較高。試用一周后，型砂中的FS 粉含量越來越多，型砂的潰散性變差，導致鑄件存在落砂困難的問題，特別是一些凸凹比較大的缸體類鑄件。因此，試用一段時期后，舊砂總量下降，舊砂溫度上升，舊砂中的灰分水分大量損失，型砂含泥量降低，同時型砂水分也隨之下降，型砂性能波動增大，鑄件砂眼、黏砂缺陷增多。

2.2.2 改善措施

為了改善鑄件的落砂難問題，適當減少膨潤土及FS 粉的加入量，加入質(zhì)量分數(shù)均下降15%～20%），使型砂濕壓強度控制在125 kPa～155 kPa 之間，既保證了型砂的綜合性能又解決了鑄件的落砂難題，同時為了保證型砂中的含泥量，將粉塵加入量從0.5%提高至0.8%，避免含泥量下降帶來的不良影響。

2.3 型砂性能對比

試用前期遇到鑄件落砂困難的情況，在保證產(chǎn)品質(zhì)量不受影響的前提下，適當減少膨潤土及FS粉的加入量，隨著時間的推移，試用后期型砂的濕壓強度、含泥量和水分均有下降的趨勢，為了保持適當?shù)暮嗔?，提高了粉塵的加入量，通過幾個月的試用摸索，最終找到了合理的型砂混制配比，也穩(wěn)定了型砂的性能，試用FS 粉后型砂性能見表2.

表2 試用FS 粉前后型砂性能

2.4 FS 粉試用過程中的質(zhì)量情況

以生產(chǎn)的某柴油機缸體為例，使用煤粉生產(chǎn)時內(nèi)廢率在3.5%左右波動，之后由于大量冷芯砂的應用，導致型砂性能變差，內(nèi)廢率有所升高（圖1 中1～3 月份）；4 月份起開始試用FS 粉，試用過程中因為鑄件帶砂及落砂問題，灰份流失，含泥量降低，導致型砂性能波動加大，所以鑄件砂孔、黏砂等類型廢品有上升趨勢（圖1 中5 月份）；通過摸索調(diào)整膨潤土、FS 粉、灰份的加入比例，型砂性能才趨于穩(wěn)定，后續(xù)使用FS 粉過程中，與型砂相關的砂孔廢品下降了近一半，黏砂廢品幾乎沒有再產(chǎn)生，缸體整體廢品率也有明顯下降（平均內(nèi)廢率降為2.63%，圖1 中7～12 月份）。同時由于FS 粉取代煤粉后，型砂的流動性、韌性和起模性得到改善，砂型的成型率由原來使用煤粉時的98%左右上升到98.5%.

圖1 某柴油機缸體廢品率走勢

3 結(jié)論

1）FS 粉在靜壓線上應用后可以改善型砂的韌性和起模性，從而可以提高砂型的成型率；

2）使用FS 粉有必要降低膨潤土的加入量，同時增加灰分的加入量；

3）在大量采用冷芯工藝時，使用FS 粉可以減少冷芯砂混入型砂帶來的不良影響，從而減少鑄件黏砂和砂眼等缺陷。