高密度造型線的型砂性能管理

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

3

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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