含有大量潰散覆膜砂芯的舊砂混制工藝和實(shí)踐

譚博文

（柳州五菱柳機(jī)動(dòng)力有限公司，廣西柳州 545005）

含有大量潰散覆膜砂芯的舊砂混制工藝和實(shí)踐

譚博文

（柳州五菱柳機(jī)動(dòng)力有限公司，廣西柳州 545005）

混制濕型砂時(shí)，采用了含有大量潰散覆膜砂芯的舊砂。本文介紹從原材料的選用、砂溫控制、混制工藝以及在線控制等方面的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

濕型砂；芯砂；砂溫

柳州五菱柳機(jī)動(dòng)力有限公司為專業(yè)微車發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家，年產(chǎn)量為35萬(wàn)件曲軸箱毛坯，BMD氣沖造型，外壁采用粘土濕型砂造型，內(nèi)腔采用覆膜砂芯造型。在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，對(duì)使用潰散覆膜芯砂混制粘土濕型砂積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)將混制過程中一些關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行介紹。

1 生產(chǎn)流程

微車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱鑄件由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其內(nèi)腔如水道、油道等均是采用覆膜砂芯成形，且其量相對(duì)較大，在澆注完成后不可避免潰散的覆膜芯砂將混入粘土濕型砂中，隨著粘土濕型砂一起在整個(gè)砂處理系統(tǒng)中循環(huán)。圖1所示為我車間砂處理線工藝流程。

首先，震動(dòng)落砂后的型砂經(jīng)一級(jí)、二級(jí)磁選去除里面鐵塊、排氣針等，然后通過六角滾動(dòng)篩除去型砂中未潰散的坭芯頭，進(jìn)入砂庫(kù)儲(chǔ)存進(jìn)行降溫，然后送入雙盤冷卻器中通過噴水強(qiáng)制吹風(fēng)冷卻降低砂溫，最后經(jīng)處理好的舊砂被送往轉(zhuǎn)子混砂機(jī)處，與煤粉、膨潤(rùn)土、新砂一起混碾均勻，經(jīng)在線檢測(cè)合格后送往氣沖造型線造型。

2 原材料的選用

2.1 覆膜砂選擇

由于潰散的覆膜芯砂將作為類似新砂的作用進(jìn)入砂處理系統(tǒng)，起沖淡灰分的作用，而對(duì)覆膜砂的要求主要是粒度和粒形的要求，其粒度和粒形必須匹配型砂的粒度，如表1所示，這樣才能保證在整個(gè)砂處理循環(huán)過程中其各項(xiàng)性能指標(biāo)的穩(wěn)定，特別是對(duì)透氣性的影響，如果覆膜砂平均細(xì)度低于型砂的平均細(xì)度，在不斷循環(huán)的過程中，型砂的透氣性將降低，氣孔缺陷將升高。我們?cè)?jīng)在這個(gè)問題上有過經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，由于覆膜砂均是外購(gòu)，平均細(xì)度變小導(dǎo)致氣孔缺陷上升,后調(diào)整覆膜砂粒度氣孔缺陷得到遏制。

表1 粘土濕型砂和覆膜砂、新砂粒度分布表

另外，覆膜砂的平均細(xì)度應(yīng)比型砂的平均細(xì)度略粗，因?yàn)楦材ど靶驹跐沧⑦^程中膨脹、開裂，平均細(xì)度有變細(xì)的傾向。

2.2 新砂選擇

新砂作為補(bǔ)充砂系統(tǒng)中損失的砂量，同時(shí)起到?jīng)_淡型砂中泥分的作用，所以要求其含泥量要低，否則起不到?jīng)_淡灰分的作用。同時(shí)，新砂的粒度要略粗于型砂的粒度，以來彌補(bǔ)由于在澆注過程中膨脹開裂帶來的粒度損失。其各項(xiàng)指標(biāo)要求如表2。

表2 新砂各項(xiàng)指標(biāo)要求

2.3 膨潤(rùn)土選擇

膨潤(rùn)土作為濕型砂中的粘結(jié)劑，其質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響濕型砂的性能?，F(xiàn)在工廠使用的均為近活化處理的鈉基膨潤(rùn)土，使用鈉基膨潤(rùn)土的優(yōu)點(diǎn)在于，其一，熱濕拉強(qiáng)度高，抗夾雜能力強(qiáng)，使用鈣基膨潤(rùn)土夾砂結(jié)疤嚴(yán)重，而采用鈉基膨潤(rùn)土基本消除了夾砂結(jié)疤缺陷；其二，鈉基膨潤(rùn)土燒損小，膨潤(rùn)土補(bǔ)加量減少，帶來的無(wú)效泥分減少，透氣性變好，有利于氣孔缺陷的減少。表3為我車間對(duì)膨潤(rùn)土的性能指標(biāo)要求。

表3 鈉基膨潤(rùn)土性能指標(biāo)要求

2.4 煤粉選擇

煤粉作為抗粘砂材料加入濕型砂中，其抗粘砂性能是不可替代的，其作用體現(xiàn)有三點(diǎn)。其一，在高溫下產(chǎn)生光亮碳，它可以不被鐵液浸潤(rùn)；其二，在鐵液和鑄型的界面處產(chǎn)生CO還原性氣氛，防止鐵液被氧化進(jìn)一步與SiO2反應(yīng)生成鐵橄欖石往鑄型中滲透；其三，在高溫下產(chǎn)生焦渣堵塞孔隙，防止鐵液滲透粘砂。

但是煤粉的加入也帶來了負(fù)面效果，如污染環(huán)境，含泥量升高，透氣性下降，發(fā)氣量增加。所以，在保證抗粘砂效果的前提下，煤粉的加入量應(yīng)盡量少，這就要求煤粉的質(zhì)量必須相當(dāng)高，如高的光亮碳含量和揮發(fā)份，低的灰分、硫含量。所用高效煤粉的各項(xiàng)性能指標(biāo)要求見表4。

表4 煤粉性能指標(biāo)要求

3 砂溫控制

砂溫作為粘土濕型砂生產(chǎn)的控制難點(diǎn)，特別是夏季生產(chǎn)，砂溫高帶來的問題眾所周知。其一，影響強(qiáng)度，砂溫高，水分蒸發(fā)快，導(dǎo)致型砂表層強(qiáng)度低，易沖砂；其二，熱型砂造型后，水分蒸發(fā)后冷凝在坭芯上，產(chǎn)生氣孔缺陷；其三，熱型砂粘附在運(yùn)輸皮帶上，影響生產(chǎn)過程和環(huán)境。所以，必須通過有效的途徑來降低砂溫，保證砂溫低于50℃。

3.1 加大砂庫(kù)容量

通過加大砂庫(kù)容量可以減少型砂的循環(huán)周期，增加舊砂冷卻的時(shí)間，可以有效的降低型砂的溫度。

3.2 采用冷卻裝置

在舊砂回用的途徑上安裝冷卻裝置，是目前工廠比較通用的方法，也是行之有效的方法。我車間采用的是雙盤冷卻器裝置，通過噴水和強(qiáng)制鼓風(fēng)，在舊砂溫度降低的同時(shí)可以使舊砂得到充分的回性，在混砂機(jī)混碾時(shí)能更加快速和易操作。

4 混碾工藝

4.1 加料順序

粘土濕型砂是新砂、舊砂、膨潤(rùn)土、煤粉經(jīng)充分混碾而得到的一種造型材料，幾種原料必須混碾均勻，特別是膨潤(rùn)土要得到充分的混碾才能發(fā)揮其性能，而正確的加料順序?qū)@著影響型砂的混碾均勻程度。表5為不同的加料順序的優(yōu)缺點(diǎn)。我車間現(xiàn)采用的是后一種加料順序，型砂中粘土團(tuán)少，型砂質(zhì)量良好。

表5 不同的加料順序的優(yōu)缺點(diǎn)

4.2 混碾時(shí)間確定

混碾時(shí)間的確定應(yīng)采用工藝試驗(yàn)的方法來確定，通過不同的混碾時(shí)間所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度值來確定最適應(yīng)的混碾時(shí)間，隨著混碾時(shí)間的延長(zhǎng)，其強(qiáng)度值上升，當(dāng)達(dá)到最高強(qiáng)度的80%～90%時(shí)為其最適宜的混碾時(shí)間，因?yàn)橹髲?qiáng)度增長(zhǎng)很緩慢。

通過試驗(yàn)，我車間總混砂時(shí)間為180s。由于受生產(chǎn)節(jié)拍的限制，150s已經(jīng)是我車間滿足生產(chǎn)節(jié)拍最長(zhǎng)混砂時(shí)間，就現(xiàn)階段來說，150s并未充分發(fā)揮型砂的強(qiáng)度性能。

4.3 在線檢測(cè)

在線檢測(cè)設(shè)備的安裝大大提高了型砂性能控制的準(zhǔn)確性，避免了線外檢測(cè)（型砂實(shí)驗(yàn)室）出結(jié)果慢同時(shí)不能在線干預(yù)的缺點(diǎn)。通過在線設(shè)置緊實(shí)率和濕壓強(qiáng)度，混砂機(jī)的加水完全靠系統(tǒng)自身來完成，準(zhǔn)確地控制了型砂的緊實(shí)率和濕壓強(qiáng)度。為粘土濕型砂生產(chǎn)提供了可靠的保障。

4.4 粘土團(tuán)問題

粘土團(tuán)問題是粘土濕型砂生產(chǎn)中不可避免的問題，即便是先濕混再加粉料的方法也不可能完全避免。之所以會(huì)存在粘土團(tuán)，其根本原因在于型砂特別是膨潤(rùn)土未混碾均勻，延長(zhǎng)混碾時(shí)間是一個(gè)方法，但往往受生產(chǎn)節(jié)拍的限制，不可能大幅度的提高混碾時(shí)間。

我車間采取的辦法是適當(dāng)增加雙盤冷卻器處加水量，使舊砂中的膨潤(rùn)土充分的回性，在轉(zhuǎn)子混砂機(jī)處混碾易操作，同時(shí)能更早的發(fā)揮其強(qiáng)度，通過實(shí)踐證明，這種方法對(duì)減少粘土團(tuán)有一定效果。

5 結(jié)論

通過對(duì)粘土濕型砂各個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)的控制，曲軸箱的表面缺陷率如砂孔、夾砂結(jié)疤等控制在1%內(nèi)，很好的保證了粘土濕型砂的穩(wěn)定生產(chǎn)。

[1]李傳拭.粘土濕型砂的控制要點(diǎn)【J】.鑄造縱橫,2003（24）:26～32.

[2]于震宗.濕型鑄鐵件生產(chǎn)中一些與型砂有關(guān)的問題解答（五）[J].現(xiàn)代鑄鐵,2005（6）:50～52.

[3]于震宗.“對(duì)濕型砂性能檢測(cè)技術(shù)的幾點(diǎn)評(píng)論”[J]，鑄造工程·造型材料，2002(2)4～6；(3)22～24.

[4]石德全，等.鑄造手冊(cè)造型材料分冊(cè)[M}，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

Production Practice on Mixed Green Sand with Quantity Old Collapsed Coated Sand

Tan BoWen
（Liuzhou Wulin Liuji Power Co.Ltd.，Liuzhou 545005，Guangxi China）

Astract:Experiences with production practice in the critical control points of mixing green sand with quantity old collapsed coated sand,including selection of raw materials，sand temperature control，mixed technology，online detection to ensure the stability of the production of green sand have been introduced.

Green sand；Core sand；Sand temperature.

TG221+.2;

B；

1006－9658（2012）01－3

2011－11－08

2011－154

譚博文（1987-），男，助理工程師，主要從事鑄造技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)工作