含有大量潰散覆膜砂芯的舊砂混制工藝和實踐

譚博文

（柳州五菱柳機動力有限公司，廣西柳州 545005）

含有大量潰散覆膜砂芯的舊砂混制工藝和實踐

譚博文

（柳州五菱柳機動力有限公司，廣西柳州 545005）

混制濕型砂時，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經驗。

濕型砂；芯砂；砂溫

柳州五菱柳機動力有限公司為專業微車發動機生產廠家，年產量為35萬件曲軸箱毛坯，BMD氣沖造型，外壁采用粘土濕型砂造型，內腔采用覆膜砂芯造型。在長期的生產實踐中，對使用潰散覆膜芯砂混制粘土濕型砂積累了一定的經驗，現將混制過程中一些關鍵控制點進行介紹。

1 生產流程

微車發動機曲軸箱鑄件由于其結構復雜，其內腔如水道、油道等均是采用覆膜砂芯成形，且其量相對較大，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砂處理系統中循環。圖1所示為我車間砂處理線工藝流程。

首先，震動落砂后的型砂經一級、二級磁選去除里面鐵塊、排氣針等，然后通過六角滾動篩除去型砂中未潰散的坭芯頭，進入砂庫儲存進行降溫，然后送入雙盤冷卻器中通過噴水強制吹風冷卻降低砂溫，最后經處理好的舊砂被送往轉子混砂機處，與煤粉、膨潤土、新砂一起混碾均勻，經在線檢測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入砂處理系統，起沖淡灰分的作用，而對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砂處理循環過程中其各項性能指標的穩定，特別是對透氣性的影響，如果覆膜砂平均細度低于型砂的平均細度，在不斷循環的過程中，型砂的透氣性將降低，氣孔缺陷將升高。我們曾經在這個問題上有過經驗教訓，由于覆膜砂均是外購，平均細度變小導致氣孔缺陷上升,后調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，覆膜砂的平均細度應比型砂的平均細度略粗，因為覆膜砂芯在澆注過程中膨脹、開裂，平均細度有變細的傾向。

2.2 新砂選擇

新砂作為補充砂系統中損失的砂量，同時起到沖淡型砂中泥分的作用，所以要求其含泥量要低，否則起不到沖淡灰分的作用。同時，新砂的粒度要略粗于型砂的粒度，以來彌補由于在澆注過程中膨脹開裂帶來的粒度損失。其各項指標要求如表2。

表2 新砂各項指標要求

2.3 膨潤土選擇

膨潤土作為濕型砂中的粘結劑，其質量的優劣將直接影響濕型砂的性能。現在工廠使用的均為近活化處理的鈉基膨潤土，使用鈉基膨潤土的優點在于，其一，熱濕拉強度高，抗夾雜能力強，使用鈣基膨潤土夾砂結疤嚴重，而采用鈉基膨潤土基本消除了夾砂結疤缺陷；其二，鈉基膨潤土燒損小，膨潤土補加量減少，帶來的無效泥分減少，透氣性變好，有利于氣孔缺陷的減少。表3為我車間對膨潤土的性能指標要求。

表3 鈉基膨潤土性能指標要求

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，其作用體現有三點。其一，在高溫下產生光亮碳，它可以不被鐵液浸潤；其二，在鐵液和鑄型的界面處產生CO還原性氣氛，防止鐵液被氧化進一步與SiO2反應生成鐵橄欖石往鑄型中滲透；其三，在高溫下產生焦渣堵塞孔隙，防止鐵液滲透粘砂。

但是煤粉的加入也帶來了負面效果，如污染環境，含泥量升高，透氣性下降，發氣量增加。所以，在保證抗粘砂效果的前提下，煤粉的加入量應盡量少，這就要求煤粉的質量必須相當高，如高的光亮碳含量和揮發份，低的灰分、硫含量。所用高效煤粉的各項性能指標要求見表4。

表4 煤粉性能指標要求

3 砂溫控制

砂溫作為粘土濕型砂生產的控制難點，特別是夏季生產，砂溫高帶來的問題眾所周知。其一，影響強度，砂溫高，水分蒸發快，導致型砂表層強度低，易沖砂；其二，熱型砂造型后，水分蒸發后冷凝在坭芯上，產生氣孔缺陷；其三，熱型砂粘附在運輸皮帶上，影響生產過程和環境。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 加大砂庫容量

通過加大砂庫容量可以減少型砂的循環周期，增加舊砂冷卻的時間，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，通過噴水和強制鼓風，在舊砂溫度降低的同時可以使舊砂得到充分的回性，在混砂機混碾時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、膨潤土、煤粉經充分混碾而得到的一種造型材料，幾種原料必須混碾均勻，特別是膨潤土要得到充分的混碾才能發揮其性能，而正確的加料順序將顯著影響型砂的混碾均勻程度。表5為不同的加料順序的優缺點。我車間現采用的是后一種加料順序，型砂中粘土團少，型砂質量良好。

表5 不同的加料順序的優缺點

4.2 混碾時間確定

混碾時間的確定應采用工藝試驗的方法來確定，通過不同的混碾時間所對應的強度值來確定最適應的混碾時間，隨著混碾時間的延長，其強度值上升，當達到最高強度的80%～90%時為其最適宜的混碾時間，因為之后強度增長很緩慢。

通過試驗，我車間總混砂時間為180s。由于受生產節拍的限制，150s已經是我車間滿足生產節拍最長混砂時間，就現階段來說，150s并未充分發揮型砂的強度性能。

4.3 在線檢測

在線檢測設備的安裝大大提高了型砂性能控制的準確性，避免了線外檢測（型砂實驗室）出結果慢同時不能在線干預的缺點。通過在線設置緊實率和濕壓強度，混砂機的加水完全靠系統自身來完成，準確地控制了型砂的緊實率和濕壓強度。為粘土濕型砂生產提供了可靠的保障。

4.4 粘土團問題

粘土團問題是粘土濕型砂生產中不可避免的問題，即便是先濕混再加粉料的方法也不可能完全避免。之所以會存在粘土團，其根本原因在于型砂特別是膨潤土未混碾均勻，延長混碾時間是一個方法，但往往受生產節拍的限制，不可能大幅度的提高混碾時間。

我車間采取的辦法是適當增加雙盤冷卻器處加水量，使舊砂中的膨潤土充分的回性，在轉子混砂機處混碾易操作，同時能更早的發揮其強度，通過實踐證明，這種方法對減少粘土團有一定效果。

5 結論

通過對粘土濕型砂各個關鍵控制點的控制，曲軸箱的表面缺陷率如砂孔、夾砂結疤等控制在1%內，很好的保證了粘土濕型砂的穩定生產。

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

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

[3]于震宗.“對濕型砂性能檢測技術的幾點評論”[J]，鑄造工程·造型材料，2002(2)4～6；(3)22～24.

[4]石德全，等.鑄造手冊造型材料分冊[M}，北京：機械工業出版社，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，主要從事鑄造技術現場服務工作