大型鑄鋼件型砂使用操作方法及防粘砂措施的研究

孫健平

（共享鑄鋼有限公司，寧夏銀川 750021）

當(dāng)今鑄造行業(yè)，樹脂砂造型相對(duì)來說是比較先進(jìn)的造型工藝。型砂使用過程中操作環(huán)節(jié)能夠直接影響鑄件外觀質(zhì)量，也間接的影響鑄件后序焊補(bǔ)處理的成本，合格的操作方法能夠提高鑄件表面質(zhì)量，從而使鑄件的整體質(zhì)量得到保障，也穩(wěn)定了鑄件鑄造生產(chǎn)過程中的質(zhì)量要求。

1 鑄鋼件型砂的介紹及使用

面砂：主要以鉻鐵礦砂為原材料，添加液料進(jìn)行攪拌后，使用在模具表面的砂子，稱之為面砂。主要的作用是硬化后強(qiáng)度高，耐熱性好，而且具有一定的保溫作用。由于鉻礦砂的成本較高，一般使用在鋼水直接接觸的部位；使用過程其厚度控制在50mm～70mm；添加的液料相對(duì)較多，保證其表面的硬化強(qiáng)度。

背砂：主要以硅砂為原材料，添加液料進(jìn)行攪拌后，使用在面砂的后面以及砂箱之間的填充空間，主要作用是固定及支撐，帶有一定的保溫作用。背砂可回收率高，成本相對(duì)較低；背砂使用的液料相對(duì)于面砂較少，有一定的支撐強(qiáng)度即可。

對(duì)于回收以后的面砂、背砂稱為再生鉻鐵礦砂、再生硅砂，統(tǒng)稱為再生砂。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中絕大部分使用的都是再生砂，對(duì)于鑄件質(zhì)量穩(wěn)定性來說，需要在再生砂中添加一部分的新砂來中和由于型砂分離過程鉻鐵礦砂損失掉的性能和強(qiáng)度，一般的再生硅砂的新砂加入量為5%，再生鉻礦砂的新砂加入量為20%。從可持續(xù)生產(chǎn)角度來說也減少了成本的浪費(fèi)，從而穩(wěn)定了型砂質(zhì)量，確保得到好品質(zhì)的鑄件產(chǎn)品。

2 型砂的操作方法

將型砂覆蓋在模具表面，待硬化后取出模具形成可使用的砂芯，對(duì)于半成品砂芯的型砂強(qiáng)度，表面質(zhì)量都有嚴(yán)格的要求，所以在型砂流制過程中必須按照規(guī)范進(jìn)行操作，面砂的部分直接與鋼水接觸，對(duì)其強(qiáng)度以及表面質(zhì)量要求嚴(yán)格。只有按照工藝設(shè)計(jì)要求進(jìn)行操作才會(huì)盡可能的避免后序過程中出現(xiàn)產(chǎn)品鑄件表面粘砂的缺陷，以下主要介紹面砂的操作過程及控制要點(diǎn)。

（1）工藝要求面砂厚度保證在50mm～70mm；

（2）面砂的緊實(shí)度要求在88HR以上（使用干性硬度計(jì)測(cè)量型砂緊實(shí)度），如圖1所示；

（3）面砂緊實(shí)操作最主要靠的是員工的雙手在面砂流制過程中進(jìn)行拍打緊實(shí)；對(duì)于人手觸及不到的部位，需要使用緊實(shí)工具進(jìn)行緊實(shí)；

（4）在流砂過程中避免面砂直接對(duì)著模具表面流，防止流砂過程損傷模具表面，造成半成品型砂粘模具現(xiàn)象出現(xiàn)；

（5）面砂流制過程要少流，多緊實(shí)。保證面砂覆蓋模具表面的部分都已用手或是緊實(shí)工具拍打緊實(shí)到位，保證半成品強(qiáng)度符合工藝要求，避免出現(xiàn)虛坑或未緊實(shí)到位的地方，防止后序出現(xiàn)粘砂現(xiàn)象。

以上的操作方式方法都是為控制鑄件表面質(zhì)量而制定的，最主要的目的就是減少后序鑄件返修的成本浪費(fèi)以及確保交付工期。在造型過程中最關(guān)鍵的就是砂芯的緊實(shí)工作，目前在大型鑄鋼件生產(chǎn)過程中，還不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的緊實(shí)操作，人員的操作技能也會(huì)直接影響著鑄件的質(zhì)量。由于鑄件結(jié)構(gòu)及材質(zhì)的不同，以上的方式方法對(duì)于一般的鑄鋼件都通用。但是對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及高合金的鑄件，以上的操作就無法滿足要求，下面介紹對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及高合金的鑄件的防粘砂操作要求。

圖1 型砂緊實(shí)度測(cè)量

3 高合金鑄件的防粘砂措施

對(duì)于高合金鋼材質(zhì)的鑄件，由于其材質(zhì)特殊，加入的合金元素較多，而且高合金鑄件澆注時(shí)其澆注溫度相對(duì)于普通材質(zhì)鑄件要高，因此在后序打箱出來的鑄件表面粘砂比較嚴(yán)重。我公司在多年的生產(chǎn)過程中也發(fā)生過高合金鑄件粘砂嚴(yán)重的現(xiàn)象，我們從工藝以及現(xiàn)場(chǎng)的操作方法出發(fā)，得到了一套防止高合金鑄件粘砂的有效措施。

（1）對(duì)于高合金鑄件，在型砂使用上增加面砂的厚度，從原來的50mm～70mm增加到100mm～200mm，提高型砂抵抗高溫特性。

（2）增加緊實(shí)過程以及在一些粘砂最為嚴(yán)重的區(qū)域放置隔砂冷鐵，使其快速降溫凝固避免粘砂。

（3）在高合金產(chǎn)品造型流砂過程中放置出氣繩，加速型砂內(nèi)可燃?xì)怏w迅速排出，快速降低型砂溫度。

（4）對(duì)于局部易粘砂部位在刷涂要求上增加刷涂次數(shù)，使得涂層厚度在1mm～1.5mm左右，從而提高該區(qū)域的耐熱性。

4 結(jié)論

粘砂是鑄造生產(chǎn)過程中相對(duì)比較好控制的一種缺陷，從理論上說每個(gè)鑄件由于結(jié)構(gòu)不同、受熱不同等因素，或多或少都會(huì)有粘砂現(xiàn)象的發(fā)生，通過對(duì)樹脂、固化劑的配比以及在新砂加入量上的調(diào)整，我們得到了一種相對(duì)穩(wěn)定的型砂，可以有效的控制或是減少鑄件粘砂，從而改善鑄件表面的外觀缺陷，減少了后序清理的工作量，間接的提升了鑄件的整體質(zhì)量。