知識(shí)篇——如何防止鑄件機(jī)械粘砂
發(fā)布時(shí)間： 2020-03-19 來(lái)源：洛陽(yáng)順祥機(jī)械有限公司 點(diǎn)擊：634
機(jī)械粘砂又稱為金屬液滲透粘砂,，是由液態(tài)金屬或金屬氧化物通過(guò)毛細(xì)管滲透或氣相滲透方式鉆入型腔表面砂粒間隙,，在鑄件表面形成的金屬和砂粒機(jī)械混合的粘附層。清鏟粘砂層時(shí)可見(jiàn)金屬光澤,。機(jī)械粘砂表面呈海綿狀,，牢固地粘附在鑄件表面,，多發(fā)生在砂型和砂芯表面受熱作用強(qiáng)烈及砂型緊實(shí)度低的部位，如澆冒口附近,、鑄件厚大截面,、內(nèi)角和凹槽處。
機(jī)械粘砂不僅影響鑄造鑄件的外觀質(zhì)量,，甚至引起報(bào)廢,，因此對(duì)鑄件的機(jī)械粘砂必須引起足夠的重視，以提高產(chǎn)品成品率,。筆者結(jié)合多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并參閱有關(guān)資料,，談?wù)勮T件機(jī)械粘砂的產(chǎn)生原因及其防止措施。
1,、鑄件和模樣設(shè)計(jì)
如果鑄件和模樣的結(jié)構(gòu)會(huì)使砂型具有尖角,、懸伸或突出的形狀，或具有扁薄的砂臺(tái)或砂芯,，則這種設(shè)計(jì)會(huì)促進(jìn)機(jī)械粘砂產(chǎn)生,。因?yàn)檫@類結(jié)構(gòu)的鑄件會(huì)使砂型、砂芯局部熱量集中,，其正常的性能受到破壞,，砂型、砂芯表面提前潰散,，熔融金屬或金屬氧化物易于滲入而產(chǎn)生機(jī)械粘砂,。對(duì)此,，可在熱量集中的部位采用特殊砂型，如鋯砂或橄欖石砂,，以提高其長(zhǎng)時(shí)間受熱或受高溫輻照的能力,。
2、模樣
(1)模樣的工藝設(shè)計(jì)不良,，使砂型舂不緊實(shí)或緊實(shí)度不勻,，會(huì)造成型腔表面粗糙或疏松，對(duì)產(chǎn)生機(jī)械粘砂有直接影響,。模樣的工藝設(shè)計(jì)常出現(xiàn)以下錯(cuò)誤：
一是分模面選擇不當(dāng),，致使上型過(guò)高，或在砂型中形成很深的型腔,。
二是模樣在模底板上的位置布置不當(dāng),，使凹陷處難于舂實(shí)，這可能是由于模樣距箱壁太近,，或模樣排列過(guò)密所致,。由于模樣排列過(guò)于擁擠，會(huì)引起鑄件產(chǎn)生脹砂,，即使沒(méi)有明顯的脹砂,，也會(huì)發(fā)生機(jī)械粘砂。由于產(chǎn)生缺陷的根源相同,，機(jī)械粘砂和脹砂會(huì)出現(xiàn)在同一個(gè)鑄件上。
三是直澆道,、冒口和橫澆道的位置布置不當(dāng),，會(huì)出現(xiàn)不易舂實(shí)的凹陷部位，這與澆冒口系統(tǒng)的布局有關(guān),。
四是起模斜度<1.5°時(shí),，即使整個(gè)砂型的緊實(shí)度合適，也會(huì)使砂型表面撕裂,，易于使金屬或金屬氧化物滲入,。
(2)模樣的工藝結(jié)構(gòu)不良，導(dǎo)致金屬液靜壓力過(guò)高,。由于靜壓力的增高,，砂型的負(fù)荷也就加重，因此需要采用特殊的砂型或更緊實(shí)的造型方法,，以抵擋金屬液對(duì)砂型的滲透壓力,。
3、砂箱
砂箱的設(shè)計(jì)及構(gòu)造不合理,，致使砂型緊實(shí)度不勻或舂砂過(guò)軟,。
產(chǎn)生這些問(wèn)題的一般原因如下：
(1)箱帶的位置不當(dāng),，妨礙某些凹陷部位的舂實(shí)，因而導(dǎo)致砂型局部過(guò)軟,，引起脹砂或機(jī)械粘砂,。
(2)因砂箱太小造成舂砂不實(shí)。
(3)箱帶位置不當(dāng),，使直澆道和冒口不能放在合適的位置上,，以致冒口或直澆道與模樣間的型砂舂不緊實(shí)。又因該處必然造成熱量集中,，使機(jī)械粘砂更為嚴(yán)重,。因此，如直澆道或冒口的位置不能改變,，則必須將箱帶割去一塊或整個(gè)去掉,。
(4)上箱過(guò)高。機(jī)械粘砂通常與型腔表面的抗?jié)B透能力及金屬液的靜壓力有關(guān),，金屬液壓力的大小,，與金屬的密度和上箱高度有關(guān)。如從鑄件補(bǔ)縮需要出發(fā),，上箱應(yīng)有一定高度,，但型砂性能也一定要隨之加以改善。
4,、澆冒口系統(tǒng)
(1)澆冒口的位置不當(dāng)導(dǎo)致砂型局部過(guò)熱,，從而促使型腔表面過(guò)早毀壞，金屬液或在高溫下形成的金屬氧化物就更容易滲入型腔表面,。
這類情況較典型的例子有下列幾種:
第yi,，直澆道或冒口距型面過(guò)近，形成一個(gè)熱節(jié)區(qū),，這一熱節(jié)區(qū)的砂型如未舂實(shí),，則機(jī)械粘砂缺陷就會(huì)十分嚴(yán)重。
第二,，在一定的型腔表面上流過(guò)的金屬液過(guò)多,，會(huì)把型面加熱到足以毀壞的程度。如果型腔中初期凝固的硬殼被后來(lái)流入的金屬液重熔,，則粘砂就更為嚴(yán)重,。
第三，在澆注時(shí),，凡能造成金屬液壓力過(guò)高的任何因素,，均可能導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生機(jī)械粘砂。當(dāng)金屬液不僅壓力高,，而且溫度也高時(shí),，情況尤為嚴(yán)重,。
(2)直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道的截面比例不當(dāng),，使金屬液在澆注時(shí)不斷受到氧化,，增加了金屬氧化物的數(shù)量，并導(dǎo)致對(duì)型砂的助熔作用,。在澆注過(guò)程中,，澆注系統(tǒng)應(yīng)始終充滿金屬液，否則,，在澆注系統(tǒng)中的任何部位均能使金屬液受到氧化,。
(3)冒口頸尺寸過(guò)大，將造成其周圍型砂過(guò)熱,，這是一個(gè)較為普遍的問(wèn)題,。這一問(wèn)題常是由于冒口頸太長(zhǎng)引起的，為了使冒口頸中金屬液不致過(guò)早凝固,，就不得不加大頸部尺寸,。如果因?yàn)槊翱陬i設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致補(bǔ)縮不到，那么zui好是縮短冒口頸,，以防止凝固,，而不是加大其尺寸。尺寸較小的冒口頸,，可以減少砂型受熱,。
(4)澆口杯或直澆道設(shè)計(jì)不當(dāng)，以致澆注時(shí)卷入空氣造成金屬液氧化,，這通常是由于湍流引起的,，隨著金屬液表面氧化膜的不斷積累會(huì)引起機(jī)械粘砂。
5,、型砂
(1)原砂粒度分布不均勻，會(huì)造成砂型緊實(shí)度低,，原砂的粒度分布對(duì)砂型的zui大緊實(shí)度有直接影響,。
(2)型砂的流動(dòng)性和成型性差。
(3)殼型砂上樹(shù)脂的覆膜太薄,，會(huì)使型殼的局部強(qiáng)度降低和局部砂粒未被樹(shù)脂覆蓋,，往往由于這種簡(jiǎn)單的原因，使鑄件發(fā)生機(jī)械粘砂,。
(4)鑄型的透氣性過(guò)高,，這是型砂顆粒太粗的另一種反映。透氣性和緊實(shí)度是相互影響的兩個(gè)因素,。緊實(shí)度低則透氣性好,，反之亦然,。
(5)型砂中碳素材料或脫氧物質(zhì)不足，會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的金屬氧化物,，使氧化物濕潤(rùn)砂粒而易于滲入,。
6、制芯
(1)未刷涂料砂芯的砂粒太粗或粒度分布不佳,，與原砂粒度分布不均勻一樣,，對(duì)產(chǎn)生機(jī)械粘砂有影響。
(2)砂芯未舂實(shí),，與砂型未舂實(shí)的性質(zhì)一樣,，對(duì)機(jī)械粘砂有重大影響。
(3)砂芯表面粗糙或多孔,，會(huì)引起機(jī)械粘砂,。熔融金屬或金屬氧化物浸潤(rùn)了這種粗糙的或多孔的表面后就會(huì)滲入砂芯。
(4)砂芯在儲(chǔ)存期間吸濕,。對(duì)砂芯來(lái)說(shuō),，水分過(guò)多更為麻煩。因?yàn)樯靶舅诌^(guò)多不易察覺(jué),。有的砂芯看上去像是干的,，但實(shí)際上其水分仍然很高。
(5)砂芯在搬運(yùn)時(shí)操作不慎,，或在涂料尚處于濕態(tài)時(shí)搬運(yùn)而招致破損或擦傷涂層,。其后果是造成砂芯上的涂料不夠，以致不能阻止金屬或金屬氧化物滲入砂芯,。涂料破損處就好像在砂芯上開(kāi)了一個(gè)出氣孔一樣,，造成金屬液沸騰而產(chǎn)生機(jī)械粘砂。
(6)砂芯涂料浸入太淺,，會(huì)直接引起機(jī)械粘砂,。
(7)砂芯涂料的高溫強(qiáng)度低。由于涂料中的粘土不足,，或是溶劑太多,，以致粘結(jié)劑含量減少，造成涂料高溫強(qiáng)度降低而引起機(jī)械粘砂,。
(8)芯砂混制不良,，使砂芯個(gè)別部位強(qiáng)度過(guò)低，在澆注時(shí)造成崩落,，因而產(chǎn)生機(jī)械粘砂,。
(9)砂芯清掃和修整不良時(shí)，會(huì)直接造成機(jī)械粘砂。對(duì)砂芯加強(qiáng)檢驗(yàn),，這類缺陷是應(yīng)該能夠避免的,。
(10)砂芯在浸、噴涂料后未再次烘干,。與砂芯在砂型中吸濕返潮一樣,，涂層不干極易發(fā)生剝落與掉皮。
(11)芯盒不干凈,，會(huì)使芯砂粘附在芯盒上,，造成砂芯表面粗糙。質(zhì)量?jī)?yōu)良的砂芯有致密的表面層,，芯盒不干凈就得不到具有致密表面層的優(yōu)質(zhì)砂芯,。
7、造型
(1)舂砂松軟和緊實(shí)度不均勻,。在大多數(shù)情況下,，舂砂緊實(shí)和緊實(shí)度均勻同樣重要。然而,，有時(shí)緊實(shí)度不均勻比砂型整體松軟的危害更大,。
(2)砂型修補(bǔ)不良。砂型修補(bǔ)面粗糙疏松,，會(huì)引起機(jī)械粘砂;修型過(guò)度或修補(bǔ)部位水分過(guò)高,，也會(huì)造成金屬液沸騰而引起機(jī)械粘砂。
(3)補(bǔ)砂不良的部位毛糙,、疏松,，會(huì)發(fā)生機(jī)械粘砂。
(4)砂型涂料不勻或不足,。
(5)表干型的涂料干燥不勻或未充分烘干,。
(6)脫模液用量過(guò)多會(huì)削弱砂型表面強(qiáng)度，促成金屬液沸騰而產(chǎn)生鑄件機(jī)械粘砂,。
(7)砂型涂料的波美度太低,，涂料就會(huì)被砂型吸入，因而發(fā)生涂料掉皮,、掉屑或剝落而造成機(jī)械粘砂,。
(8)模樣表面覆蓋的面砂量不足，這是常見(jiàn)的操作疏忽,。
(9)冷熱材料(砂芯、砂型,、芯撐,、冷鐵等)接觸到一起。冷熱材料相遇，會(huì)使水分凝聚,。水分能引起沸騰型機(jī)械粘砂,，同時(shí)大幅增加氧化物的生成速度，隨后便會(huì)發(fā)生金屬氧化物的滲入,。這是產(chǎn)生機(jī)械粘砂的一般原因,，也是高壓造型產(chǎn)生機(jī)械粘砂的主要原因。
8,、金屬成分
(1)易于形成流動(dòng)性好的金屬氧化物,，流動(dòng)性好的金屬比表面張力高或粘稠的金屬更容易引起機(jī)械粘砂。
(2)合金中含有低熔點(diǎn)成分,，如鉛青銅中的鉛就容易引起機(jī)械粘砂,。因?yàn)殂U比母體金屬溫度還低很多時(shí)仍然處于流動(dòng)狀態(tài)。
(3)需要高溫澆注的合金,。由于合金流動(dòng)性好,，容易產(chǎn)生機(jī)械粘砂。此外,，因澆注溫度高,，加速了氧化物的生成速度，故更具有形成氧化性機(jī)械粘砂的傾向,。
9,、澆注
(1)澆注溫度過(guò)高時(shí)，不但會(huì)使金屬液流動(dòng)性提高,，還會(huì)使金屬液迅速氧化,，因而加速了氧化性機(jī)械粘砂的發(fā)生。
(2)澆包抬得過(guò)高和上箱過(guò)高一樣,，會(huì)形成過(guò)高的金屬壓頭,，促使金屬或金屬氧化物進(jìn)入砂型的孔隙中。