潮模砂工艺夹砂缺陷的产生及对策.doc

潮模砂工艺夹砂缺陷的产生及对策 摘要：粘土湿型砂铸造生产中，由于铸件外部表面多由砂型形成，铁水直接与砂型接触，接触面大、温度高，所以夹砂缺陷成为粘土湿型砂铸造的主要缺陷之一 1夹砂缺陷介绍：夹砂的生成原因是原砂中石英受热相变膨胀，同时型砂的热湿强度较低造成的。湿型砂在型腔表面收到浇入金属液的烘烤，表面型砂中的石英颗粒在573℃发生相变而剧烈膨胀，于此同时型砂表面的水分向内迁移形成高湿度、低热湿强度的凝聚层。由于型砂的热湿剪强度不够阻止膨胀砂层的横向滑移，热湿拉强度也不够阻止砂层的拱出，因而金属液就有可能钻入拱起砂层里面而形成块状夹砂块。[1] 1.1.1沟槽状：如果金属液没有钻进拱起的砂层，就会使铸件表面形成沟槽状夹砂。沟槽状夹砂大多发生在型腔上表面。当型砂上表面受热烘烤时，砂型变面层能够自动拱起。而在型砂下面，如果有金属液整体覆盖压紧，砂层就不会拱起形成夹砂缺陷。 1.1.2块状：如果砂层开裂，金属液钻进拱起的砂层，则形成块状夹砂。与通常的机械粘砂和化学粘砂不同之处是块状物并未与铸件本体完全连接，两者之间被一薄层型砂层相隔开。用扁铲撬凿即可将块状物铲下来。块状物背面有树枝状脉纹，这是金属液流入砂层间的通道。如果在砂型表面不受阻碍的发生砂型开裂，则会出现块状夹砂。如果这个砂层脱落，漂浮在金属液表面，最终会造成铸件结疤缺陷。 1.1.3细条纹状：又叫鼠尾，在砂型的下表面有金属液流过而不能立即覆盖时，可能在液流的两侧出现型砂膨胀滑移，向外翘起露出尖锐的砂条，浇注后砂条的缝隙处呈现出细条毛刺状金属和浅沟。 2产生夹砂原因分析： 粘土湿型砂铸造生产中，由于铸件外部表面多由砂型形成，铁水直接与砂型接触，接触面大、温度高，所以夹砂缺陷成为粘土湿型砂铸造的主要缺陷之一。 现在比较认可的认识有二方面，一是铁液进入砂型型腔后，型表面层的水分受高热影响反向型壁内迁移，在离型表面3-5mm处形成高含水带，该处由于水分的集中，具有膨胀压力及型强度降低较大，表面层（干燥）会鼓起或直至破裂而钻入铁水造成夹砂；二是型砂材料中的硅砂成分的受热膨胀而引起型腔表面层的鼓起或破裂造成夹砂。下图1曲线为砂型表面水份及强度变化情况。 图 1砂型表层水份与强度分布 下图4中，比较详细地描述了型腔上平面产生夹砂的过程，并分别反映了夹砂深浅程度造成的不同缺陷现象。 以上的叙述中只强调了铁液的高温烘烤及造成的砂型膨胀，未涉及到铁液的冲刷及压力，实际上，夹砂缺陷的发生，砂型膨胀是开始阶段，在膨胀发生后，铁液的压力及过流冲刷该处时，表层破裂发生的机率较大，这也是较大铸件浅沟槽类夹砂较少，而鼠尾及结疤类夹砂较多的主要原因。（但应与冲砂区别开） 3夹砂缺陷发生的可能影响因素： 通过上面的分析，可确定其影响因素主要有： 3.1表面层的拉强度：型砂在高温干燥状态时的强度表现取决于：膨润土的抗拉强度及失效温度、煤粉的焦化能力等影响其鼓起及破裂的因素； 3.2高湿区的拉强度：常用热湿拉强度来近似模拟其强度，能吸收水分的填加剂及膨润土的属性等都有影响； 3.3型腔的退让性及柔韧性：主要影响是表面鼓起力及砂型脆性的因素，如型砂中软性填加剂数量、膨润土属性、有害杂物含量等； 3.4型腔的透气能力：影响高湿区深度及水分凝结数量的因素，如粒度较细、粉末状物质多、集中度较低等； 3.5水含量、砂型硬度及均匀性、砂温、铁水温度及冲刷时间等均是可能的影响因素。 4把上述的影响因素与实际生产的工艺要求联系起来，就是我们解决夹砂缺陷的基本思路： 4.1膨润土的性能及含量：混砂时使用适量的优质钠基膨润土，能保证其热湿拉强度，并显著提高抗夹砂能力； 4.2煤粉等软性材料的含量及性能：适量的煤粉，对夹砂有二个作用：一是提高砂型的退让性，分散减少砂型膨胀时的鼓起力；二是煤粉受高热时的焦化性，提高表层砂型的拉强度，以抵抗表层的鼓起力； 4.3水的含量及性质：加入适量水分对粘结力的发挥是关键，但其受热迁移是引起夹砂的主要原因，必须严格控制；在使用活化钠基膨润土时，加入的水的性质要控制，不能用Mg等含量高的水，以免还原活化 4.4旧砂的处理-旧砂应不断淘汰一部分，避免死灰含量过高及鲕化现象加重造成的砂型变脆，其对砂型的柔韧性影响较大；并要注意废芯砂的加入量的变化； 4.5新砂的加入量-石英砂的热相变膨胀是砂型表层膨胀的力源之一，应严格控制新砂加入量，而旧砂由于已经反复加热，基本不膨胀。 4.6型砂混制均匀性：混砂不均匀时，造出的砂型会有微小的分层现象，加大了型腔表面被破坏的可能； 4.7透气性：透气性高时能显著提高水分迁移速度，能减少高湿区的膨胀力，适当提高透气性对提高抗夹砂能力有较大作用； 4.8砂温的控制：有试验表明，旧砂温度在超过49℃时，水分散失加快，混出的型砂性能随时间的推移显著恶化； 4.9浇注系统：浇冒口的引入