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湿型砂工艺铸件主要缺陷及解决措施

文章出处:   责任编辑:   发布时间:2018-05-21 09:00:00    点击数:-   【

湿型砂工艺铸件主要缺陷及解决措施

山东省铸造协会技术顾问 王文中

湿型铸铁、铸钢生产,由于生产率高,周期短,污染小,成本低,在中小型大批量生产中广泛应用。但它固有的缺陷显而易见,因有水的存在和常温、高温强度低,在金属液热作用下,水蒸气的挥发膨胀,将潜入金属液内部并产生表面氧化。高温水蒸气又使型砂强度进一步降低,致使铸件增厚。砂粒在高温下膨胀脱落,表面砂层将位移、缺损,对铸件产生的主要缺陷:气孔、粘砂、冲砂、粗糙(砂粒脱落)、夹砂、结巴等。

技术团队1

以下陈述产生的原因,注意要点:

一、 水在型砂中起到湿润砂粒、粘结剂和各种辅料、粉料的桥连作用,形成湿态强度。在保证最佳强度、流动性、韧性的情况下,加入量越少越好。在高密度的型砂中更应严格控制(一般在3%左右)。

二、 煤粉在铸铁型砂中由于挥发产生的还原性气氛和碳膜,有效的防止金属液氧化渗透和化学粘砂。由于来源广、价格低廉,在国内外广泛应用。型砂中有效煤粉含量6-8%。煤粉必须用高挥发分的制焦煤粉碎(其粒度大件100/150目,小件150/200目),这就给环境带来粉尘和浇注后的烟尘污染。煤粉中的硫分进入金属液,影响球铁球化(部分硫附着于型砂,积累越来越多,危害更大)。煤粉中的灰分同样影响型砂耐火度、透气性、韧性和增加水的湿润量。 三、 膨润土为蒙脱石矿物组成,由于结构的特殊性,被水湿润后有极强的粘结力,经活化处理的钠基膨润土性能更加优越。膨润土在型砂中最大的缺点就是复用性差,如辽宁建平人工改性钠基膨润土(图1)。

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吸蓝量决定有效膨润土含量。当型砂中的膨润土靠近铸件20-60mm位置,过热在400-600℃时,即变成“死土”,失去了粘结性,在型砂中降低了耐火度、透气性和韧性,并增加了型砂的含水量。

四、 型砂膨胀产生缺陷的过程

型砂接触金属液体积将剧烈膨胀(如图2)。

图片2

膨胀主要是砂子,单体的砂粒在表面膨胀挤压,成雨状散落,使铸件呈现小砂眼或集中漂浮在铸件上部片状砂眼。当砂型表面受金属液辐射在1-3mm干燥层膨胀的同时,在背面高湿、高温、低强度区间无力粘合下,即翘起脱离,形成结巴,浮砂被冲走形成砂眼。图3为型砂膨胀缺陷过程。

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五、 新型低碳粘结剂的应用

随着铸造业的发展,铸造工作者对原有常规造型材料不断总结、改进、创新,近几年出现一些新的商品化产品,如在原砂上的发展:角型系数小、耐高温、不破碎的人造球形砂,适合各种合金的化学结构砂,粒度分布在四种相连的筛上各大于10%等新材料。

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膨润土和煤粉改为合二为一的替代品和无膨润土、煤粉的粘结剂,其性能都不同程度的优越于原膨润土、煤粉工艺,克服了膨润土、煤粉的不足之处。如美国唯科公司的“混配土”、国内出现的“湿型砂复配土”(JB/T 10854-2008)、“湿型砂混配粘结剂”、“湿型砂低碳粘结剂”、“铸元素”,这些材料在社会上的使用,都不同程度提高了铸件的成品率和降低了成本。以“铸元素”为例解述其性能。

“铸元素”可起到缓解型砂膨胀热压应力的作用,防止膨胀砂粒脱落、结巴缺陷。特别是高密度的型砂中,效果更明显。图4普通膨润土、煤粉型砂与“铸元素”型砂热压应力比较。

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热压应力高有利于消除石英膨胀缺陷(石英砂发生剧烈膨胀温度区间为300-575℃)。

新型的粘结剂含有不同种类、数量的高聚合碳化物及无机防粘砂材料,有较高的常温和高温粘结性。


“铸元素”特点如下:

1、 加入量比一般膨润土、煤粉总和减少一半左右

2、 型砂韧性好,提高起模强度

3、 流动性好,便于充型紧实

4、 保存性好,防止风干失去强度,特别是热砂

5、 水分加入量减少15-20%,可防止气孔产生

6、 旧砂含泥量减少,降低新砂加入量

7、 有效的防止铸件粘砂、结巴缺陷

8、 复用性好,可长时间保持低加入量

9、 减少粉尘和浇注后烟尘的污染

10、 混砂机卸料装置可减少一个

11、 浇注后开箱的砂块显著容易散落,可简化破碎设备

12、 综合成本下降5-10%

综上所述,铸件的缺陷因素50-80%来自型砂材料、性能、操控,原材料是关键环节,务必引起我们的重视。随着科技不断发展进步、铸造工作者不懈的创新努力,相信会出现更多更先进的新材料提高铸件质量,降低生产成本。


2016年3月

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