金属型覆砂铸件表面粘砂问题

粘砂是砂铸件常见的问题之一。在我公司灰铁车间铁型覆砂铸件出现的粘砂主要是机械粘砂及化学粘 砂。特征是, 铸件被黑黑的粘砂层所包裹, 粘砂层硬度较高, 用砂轮机磨削, 可看到金属光泽。铸件大部分地方经抛丸清理后粘砂层都被清理掉, 少部分地方即使反复抛丸清理也很难去掉, 抛丸后的铸件外观形貌与一般铸件相比显得表面粗糙。这种表面严重粘砂现象主要表现在16 t 制动鼓单件重量在 70 kg 左右铸件上。13 t 制动鼓单件重量在 60 kg 以下的铸件没有上述现象。发生严重粘砂的铸件一般出现在浇注的 后的几箱中。
1 .1铁型上形成铸件型腔的覆砂层状况
首先应注意的是覆砂层的紧实度, 覆砂层的紧实度差, 易被铁液, 形成机械粘砂。造成覆砂层紧实度差的原因是:①根据我们的经验 , 原砂的角形系数如大于 45 , 或者模样和铁型温度过高, 则将会影响覆膜砂的流动性, 射砂时覆砂不实, 覆砂层中砂粒间孔隙有大有小 ;②型板上铸件模样的表面粗糙度大, 造成覆砂层表面粗糙 ;③铁型上射砂孔的位置设计不合理或型板上排气孔设计不合理, 造成覆砂不合格。其次应注意覆砂层的固化程度, 固化后的理想颜色是介于黄褐色, 但实际生产中很难保证, 铁型上大部分覆砂层颜色呈褐色甚至黑色, 这是覆砂层“ 过烧”引起的。“ 过烧”的覆砂层强度差,  容易造成铸件形成机械粘砂。引起“ 过烧”的原因是铁型温度过高。
1.2 铁液温度
一般情况, 较低的浇注温度易产生铸件表面粘砂问题。据我们生产实践的认识, 在铁液温度偏低的情况下进行浇注, 延长了浇注时间, 使铁液在包中停留时间加长, 加重了铁液受外界环境的氧化程度, 浇到 后几箱的铁液温度更低, 氧化程度更重。如果此时铁型再过热造成覆砂层“ 过烧”强度变差, 铁液进入型腔后, 低温铁液不能促使已焦化的覆砂层表面产生一定的气 体压力阻碍其渗入。
2.1降低铁型及模样温度
给覆砂固化提供热量的有模样和铁型两个热源。在铁型温度过高的情况下, 可适当降低模样温度, 覆砂在模样上的固化时间要长一点, 但总的覆砂时间不能超过生产要求, 以免影响正常的生产率 ;覆砂层表面要光滑, 更不能有掉砂现象。尽可能减小铁型温度变化的幅度。在不影响生产率的前提下, 让铁型在开箱后LQ较长时间再覆砂造型 ;采用强制LQ的办法, 例如, 风冷, 即安装多台电风扇在清砂工段周围吹风LQ, 铁型散热速度 ;间接水冷, 采用间接水冷装置使铁型在覆砂前降温。
2.2适当提高铁液出炉温度
铁液的出炉温度保证控制在 1 500 ～ 1 530 ℃(电炉铁液), 尽可能缩短从出炉到浇注这一环节的时间,减少铁液受外界环境氧化的程度。
3.1铁型覆砂与砂型的比较
铁型覆砂与砂型铸造相比, 铸件表面粘砂原因的不同主要表现在如下几个方面:①在砂型铸造中,   粘砂一般是浇注温度过高引起的;而在铁型覆砂铸造中 , 粘砂大多是浇注温度过低造成的。
②铁型覆砂在铸造生产中发生粘砂是铁型(相当砂型铸造中的砂箱)温度不恒定 ,(Q吸远大于Q失)导致覆砂受热焦化、使强度差引起的;而砂型铸造中铸件表面粘砂则与砂箱无关。
③在砂型铸造中 , 砂箱的连续使用, 不会对铸件粘砂产生影响。在铁型覆砂铸造中, 铁型的连续使用, 会使铁型温度升高, 覆砂被焦化, 造成粘砂 问题。
④砂型铸造中, 易发生在铸件表面粘砂的铸件是在开始浇注前几箱中, 铁型覆砂铸造中, 发生粘砂的铸件一般在浇注快结束前的后几箱中。这主要和浇注温度低有关。
3.2工艺出品率及产品合格率较高
熔模铸造要使蜡模所有表面都能粘上型砂, 因此蜡模组焊不能太密, 工艺出品率较低 ;生产环节多, 影响因素多, 产品质量不易控制。覆膜砂成形性能好, 轮廓清晰, 可以采用叠箱的方法进行浇注, 工艺出品率高, 可达到 75  以上。生产过程只有制壳、浇注和清理 3 个过程, 工艺过程简单,受环境因素影响小, 只要模具结构设计合理, 钢液质量良好, 浇注速度合适, 就能合格的铸件, 过程容易控制。
3.3生产环境较好、劳动强度低
熔模铸造在生产过程中存在很多困难。其中制模过程中模具一般用冷水进行降温, 冬季作业存在困难; L化铵气体具有腐蚀性, 对人体健康不利, 对设备有腐蚀;焙烧过程中有烟尘释放, 不利于环保 ;国内一般采用震壳机进行脱壳, 噪音和粉尘均较大, 对有小孔、深孔、深槽及复杂内腔的铸件, 难以清理干净 ;采用人工挂涂, 劳动强度大。覆膜砂工艺生产环境较好, 劳动强度较低, 覆膜砂溃散性好, 在浇注过程中激烈燃烧, 游离的苯酚在浇注时排放少, 浇注完成后型壳自行溃散, 铸件清理简单。
3.4工艺过程复杂, 环节多, 周期较长。
（1）覆膜砂热芯盒工艺用气压将覆膜砂吹入金属型型 腔中, 采用电热棒加热金属型对覆膜砂进行加热硬化, 从而形成型壳, 即可合箱浇注。加热过程仅需要 1 .5～ 3 .0 min , 周期短, 环节少。
（2）人均产量高我公司某种产品在采用水玻璃熔模铸造工艺生产时, 制模和挂涂每班 8 人(蜡模 5 人, 挂涂 2 人, 脱蜡 1人), 每班产量为 150 串, 每串 16 个铸件, 每班产量为2400 个铸件, 人均产量为 300 件/班。
采用覆膜砂热芯盒工艺后, 使用双工位制型(芯) 机, 每台机器操作仅需一人, 每台每班产量为 150 箱,每箱 12 个铸件, 产量为 1 800 个, 人均产量是熔模铸造的 6 倍。
3.5覆膜砂本身适应性好
覆膜砂可使用时间长, 不存在因超过可使用时间而导致不能使用的型砂的废弃;制好的型壳储存时间长, 在高温多湿的环境下也几乎不受影响, 不存在因壳型存放强度降低而废弃的现象;壳型在浇注过程中激烈燃烧, 型砂或重新使用也容易。
在铁型覆砂铸件中产生粘砂的原因主要是造型材 料覆砂质量差、铁型温度变化不恒定(逐渐升高)、铁液浇注温度低等原因造成的。它与一般砂型铸造不同, 有自己的特点。对上述各点有针对性地加以解决, 其中控制铁型温度变化使其恒定是关键。我公司灰铁车 间原来因粘砂造成的废品率高达 15  , 现在废品率接近于零。