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高密度造型线的型砂性能管理

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高密度造型线的型砂性能管理

  于凤莲 铸造技术服务平台

随着我国铸铁业的发展,对铸件品质的要求日益提高,并且由于

其他诸多因素的影响,越来越多的生产厂家安装使用了高密度造型生

产线,而高密度潮模生产线对型砂的质量有着严格的要求。

      对一些中小企业,在使用高密度造型线时普遍存在着两个极端的

认识误区:一是认为自动线与手工造型、一般机器造型没什么特别区

别;二是认为自动线比较高档,型砂材料要用最好、全新的。这两种

想法都会给企业生产造成一定的麻烦。根据多年在企业的实践,认为

开式线型砂与手工造型的型砂相比是一种量的变化, 而自动线型砂相

对前者而言是质的变化。前者可凭生产经验、手抓、眼观来判断型砂

是否适于生产,而自动线型砂是否合格则需各种指标数据来支持, 一

般国外自动造型机对型砂的这些指标数据都会做规定, 有些厂家还会

规定的非常详细,国内的一部分自动造型机就无任何这方面的资料,

让一些最初接触自动造型机的铸造厂家无据可依。

自动造型线常用的指标:

1、 紧实率 33~42%:是一个表示型砂相对干湿程度的指标,

不管型砂中膨润土、煤粉和灰分的含量有多少,只要将紧实率控制在

要求的范围内,手感干湿程度就处于最合适状态, 它会影响到砂型的

厚度,这在垂直线生产上就比较明显。确认最终的紧实率应该在造型

机的上方,一般都是在混砂机附近取样,最好做几次混砂机处和造型

机上方取样对比,找出两处紧实率的系统差别,最后确定在混砂机处

取样的数据,以方便操作。

2、 湿压强度0.12~0.2MPa:湿压强度是保证造型及浇注过程

正常进行的一个重要指标,高强度型砂可避免塌箱、胀箱、漏箱,特

别是垂直生产线砂型要推动造好的砂型向前移动, 浇注时又无砂箱协

助承受金属液的压力,会对型砂强度要求更高。如某厂一垂直生产线,

自动造型机要求型砂湿压强度 0.2~0.25MPa,一阶段其湿压强度在

0.17~0.18MPa之间,砂眼缺陷占废品的 70~80%。后经调整,湿压

强度连续几天在0.25~0.27MPa,砂眼减少,还出现连续 4天无砂眼

的情况,但气孔成倍增长。由此可见,型砂的湿压强度不是越高越好,

因湿压强度过高会使型砂透气性下降, 会使气孔缺陷上升,使成本增

加、带来落砂困难等。试验仪器的安放,会对型砂湿压强度的数据产生较大影响。有的生产厂因为各种条件限制,把仪器放置在桌子上、钢板上,特别是制样机,在锤击三下试样时,受到所放置平台的弹力影响,制出的试样

会比型砂的实际湿压强度降低约 0.05MPa。所以试验仪器要置于与地

面有刚性连结的平台上,且制样机应与其他试验仪器的放置平面断

开。

3、 透气性:水平线90~130,垂直线70~120

在生产中,追求型砂的高透气性,是很多对型砂认识不全面者的

目标。固然低透性加大铸件气孔缺陷, 但过高的透气性也会使铸件成

为废品。①一水平生产线一段出现较多气孔, 而型砂透气性一直稳定

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在110~130,但管理者认为透气性不足高,弃用粒度 70/140原砂而

改为50/100的原砂,一周后,型砂透气性逐渐升至 150~170,铸件

表面逐渐出毛糙,到一丛一丛的毛刺,个别的铸件已无法完全清除毛

刺,恢复铸件原型了,只得判废。②一生产厂垂直生产线,型砂透气

性~130,铸件位于型砂最下端的部分毛刺丛生,当问及为什么不降

低透气性时,该产品主管认为,还不及其他生产线的透气性高。他没

有认识到垂直与水平生产线由于浇注系统在型腔的位置形式不同, 对

型砂透气性的要求不同。

4、 水份:水平线2.8~3.4%,垂直线3.3~3.7%

在生产中,水份的测定普遍存在两个问题:①使用托盘天平测定

出的型砂水份的秤量误差会高达± 0.5%,最好使用感量±0.01g的电

子天平,且最大称量为 200g。②烘干时,试样要完全冷却至室温时,

再称量。旧砂水份问题,自动线普遍使用活化钠基膨润土, 这种膨润土与

水混合后,达到具最好的强度值需一定时间, 而型砂中有效膨润土的

80%多都存在于旧砂中,使旧砂的水份保持在型砂水份的 60%左右,

会使型砂的混碾效果更好。

5、 型砂的含坭量:水平线 10~12%,垂直线11~13%含坭量包括了有效的膨润土、 煤粉及死灰分,其中有效膨润土及煤粉在保证型砂性能的情况下,其含量是稳定的。若总含坭量升高,表明无用灰分升高,它使型砂水份升高、透气性下降、韧性下降,最快捷的定性判断含坭量高低的数据是型砂的紧实率 /水份,应在10~12。若此值<10,则说明含坭太高了;此值> 12,则含坭过低了。与控制型砂的含坭量直接相关的是砂处理生产线的除尘能力, 功能好的砂处理,除尘能力强,分档比较细,一般正常生产时,每年大

调整一次,一个月即可调整到位,其余时间根据型砂含坭量的变化做小幅调整,也有相当部分砂处理除尘开在最高档次, 但含坭量总也降不下来。

6、 有效煤粉含量:一般以型砂型砂发气量来判定煤粉量是否合适,高密度造型线型砂一般 1g的发气量在16~24ml。有效膨润土含量:5~9%。

举例1:有一垂直分型自动线,生产中小型铸件,每箱 4件,有一时期下部2件,因全身长滿毛刺,不得不把浇口堵上,每型由 4件变成每型2件,在讨论铸型下部两个铸件为什么会长满毛刺时, 发现其型砂透气性为~170,而垂直线由于铸件在浇注位置是上下摆放的,铁水从上方浇进铸型,则型腔的底部会承受很大压力。而型砂透气性为170时,就意味着在砂型型腔表面的孔隙较大, 在铁水的热作用和重力作用下,高温铁水渗入了这些孔隙中,而形成了严重的机械粘砂,造成了没有其他缺陷的废品。其型砂中使用优质膨润土、煤粉,河北承德原砂,粒度 50/100。问题出在了原砂粒度上。该厂在使用承德砂之前,使用的是郑郊圃田、中牟一带的原砂,粒度为 50/100,铸件质量一直很稳定,改用承德砂后,就出了机械粘砂,且情况逐渐严重,至直堵掉两个铸件的型腔的浇口。其原因在于郑州砂 SiO 2 含量~83%,使用过程中由热作用和各种机械力作用,易破碎,且自动线型砂成份中原砂一般为 1%~2%。比例较小,使得型砂不会处于高透性状态。而承德砂的 SiO 2 ~90%,型砂粒度仍采用50/100原砂,就使型砂透气性上升至~ 170。在之前

沟通过程中,一度改为 70/140原砂,透气性降为~140,用于细砂没及时补充,又使用了 50/100原砂两天,型砂透气性又恢复到 170,刚好转一些的铸件,粘砂情况又加剧,同时抓型砂手感煤粉量不多,且铸件粘砂较重,做型砂的发气量只有 13、14ml,而配料表中煤粉的含量为0.45%,不算太低,与实际情况不符。深究原因,发现称量煤粉的电子秤上,始终有5Kg的残留量,使煤粉加入量长期处于低水平状态,在与型砂管理人员交谈过程中, 谈及为什么在透气性快速上升时,没有及时采取措施,该管理人员原先的认识是透气性越高越好,甚至有人认为一型内上部两件不粘砂是因为透气性高, 下部两件粘砂是排气条件不好所致。

举例2:某铸造车间,垂直分型生产线生产中小铸件,铸件砂眼

废品严重,型砂:

紧实率 湿压强度 透气性 水份 含坭量

27% 0.26MPa 55 3.75% 18.05%

所使用的原砂为郑州圃田,粒度为 70/140,并且所用芯子的复膜砂粒度也为70/140。紧实率过低,会降低型砂的韧性,易形成砂眼。从以上数据分析,型砂紧实率太低,说明在型砂中与其中的有效吸水物质相比,水份应提高,但此时湿压强度已经很高了,且水份处于上限,若把紧实率提高至36-37%,则强度会升高,最主要的是水份会上升很多,对控制铸件气孔极为不利。

①观察没有进行抛丸清理的

铸件,每件铸件40~50%的表面已脱离型砂,露出灰蓝色表面;②砂处

理除尘控制分为五档,当时只开在三档;③原砂短期内不会更换产地;

④膨润土加入量为 1.4%,煤粉加入量为 0.4%。综合以上原因,提如

下建议:

1.砂处理除尘开到最高档,保持最强的除尘能力;

2.膨润土加入量降至~0.9%,煤粉加入量降至不足 0.2%;

3.使用50/100原砂。

20天后,反馈信息:

紧实率 湿压强度 透气性 水份 含坭量 有效膨润土 有效煤粉

36% 0.19MPa ~60 ~3.5% 13.2% 8.3% 6.2%

其中,透气性仍然很低,是因为 70/140的原砂未用完,没有更换粗砂,且原砂的加入量极低,其他性能都比较理想,铸件质量有很大提升。

以上只是生产实践中发生的一些情况,拿出来与大家共同分享,

若能对初使用高密度造型线的同行们提供一点借鉴,就非常值得了。

转自:铸造技术服务平台

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