鑄造用砂的性能對缸體和缸蓋鑄件質(zhì)量的影響

于濱禮　張玉偉　南寧

摘要：汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展導(dǎo)致汽車缸體、缸蓋鑄件的要求越來越被高要求，我國鑄造用的砂主要是風(fēng)積砂、海砂、湖砂和河砂四大砂系，鑄造過程中除了選砂之外還應(yīng)該注意鑄造工藝，本文針對鑄造用砂闡述砂對缸體、缸蓋鑄件質(zhì)量的影響情況和常用特種砂在提高鑄件質(zhì)量方面的作用，強(qiáng)調(diào)了生產(chǎn)缸體、缸蓋鑄件時用砂的選擇與組合原則。

關(guān)鍵詞：鑄造用砂；缸體；缸蓋；鑄件質(zhì)量

前言

在鑄造的過程中影響缸體、缸蓋鑄件質(zhì)量的因素是多方面的，主要涉及涉及金屬爐料、造型材料、熔煉、鑄造工藝、設(shè)備工裝、模具等。本文僅僅就缸體和缸蓋傳統(tǒng)工藝條件下存在的問題進(jìn)行了有益的綜合分析，就鑄造用砂與缸體、缸蓋鑄件質(zhì)量的關(guān)系作一些簡單的探討。

1.簡述缸體和缸蓋鑄鐵件材質(zhì)

為了有效的提高發(fā)動機(jī)單位重量的功率，降低油耗，國內(nèi)外在鑄造的過程中從技術(shù)和工藝上采取各種措施，對于缸體和缸身的鑄造采用提高材質(zhì)性能，以減薄鑄件壁厚，這樣可以減輕鑄件乃至整機(jī)重量。目前在國外一般中小發(fā)動機(jī)缸體和缸蓋的壁厚已降低至3.5一4.0mm。想要鑄造出高強(qiáng)度又薄壁而且內(nèi)腔又十分復(fù)雜的鑄件在整個鑄造的過程中都應(yīng)該十分考究。要想得到優(yōu)良耐用的鑄件，砂的選用十分考究，對于砂的形狀、二氧化硅的含量等都要求很高，我國鑄造用的砂主要是風(fēng)積砂、海砂、湖砂和河砂四大砂系。這幾種砂的品性不同導(dǎo)致了鑄件的質(zhì)量各有千秋[1]。

2.目前我國硅砂主要產(chǎn)區(qū)資源和生產(chǎn)狀況

硅砂在鑄造的過程中占用砂的很大比例，幾乎將近100%，主要充當(dāng)造型和誅心用的材料。內(nèi)蒙大林和河北圍場地區(qū)的風(fēng)積砂形狀非常的規(guī)則，，大多都是圓粒砂，二氧化硅的含量適中，這是鑄件的時候的理想用砂，內(nèi)蒙古一代砂礦非常豐富，僅大林公司礦區(qū)面積達(dá)15.75km，儲量3.25億噸。在它的周圍還有其他的硅砂生產(chǎn)基地，比如木里圖、伊胡塔等地，砂礦質(zhì)量非常好，是鑄件用砂的首選。砂礦是上天對內(nèi)蒙古的饋贈，全國的鑄件用砂幾乎都從這里購進(jìn)，內(nèi)蒙大林和河北圍場兩大砂礦基地，常年的生產(chǎn)和銷售硅砂幾乎占我國鑄造用砂的一半，這種態(tài)勢是呈現(xiàn)產(chǎn)銷兩旺的。要論海砂則當(dāng)屬福建、晉江等地，海砂又稱海巖砂，它的二氧化硅含量超過95%，這樣的砂子耐火度十分高，這也是它的一大特性，也是生產(chǎn)鑄鋼件的主要用砂。它是我國除去內(nèi)蒙古之外的第二大砂生產(chǎn)基地，但是今年南方的用砂受到政府新出臺的政策的限制，導(dǎo)致海砂產(chǎn)量降低，南方多選擇到北方購進(jìn)風(fēng)積砂。湖砂和風(fēng)積砂的形狀相似，二氧化硅含量稍高，但是資源緊缺，在南方的湖殺生產(chǎn)廠子均已停產(chǎn)，只有小的廠子還在偶爾生產(chǎn)。河砂是河南鄭州鄭庵的代表，河砂的二氧化硅比風(fēng)積砂低，河砂的生產(chǎn)廠子多，但是生產(chǎn)規(guī)模不大。我國中原一代機(jī)械化程度高，鑄件的用砂量大，大都是大林砂，可見風(fēng)積砂幾乎壟斷了我國鑄件的市場。

由上文可見我國鑄造用砂主要以風(fēng)積砂為主，也就是說內(nèi)蒙大林和河北圍場將成為我國鑄造用硅砂的主要生產(chǎn)基地。海砂的質(zhì)量是非常好的，但是若福建沿海海砂開采受限，南方鑄造企業(yè)用砂將面臨北砂南調(diào)的局面，這恐怕會給鐵路、海運帶來壓力，砂運輸?shù)睦щy和路途之遠(yuǎn)會導(dǎo)致砂價上漲如海砂開采受限，大林、圍場兩大紗廠出產(chǎn)的風(fēng)積砂質(zhì)量很好，但是相對于海砂而言耐火度欠缺，也就是說二氧化硅的含量低，所以迎合鑄造業(yè)的生產(chǎn)要求，北方的紗廠提高鑄造用砂二氧化硅的含量勢在必行。二氧化硅含量上須尋找途徑正式風(fēng)積砂在未來的出路，這就需要砂場做好技術(shù)儲備，滿足市場需求[2]。

3.硅砂性能對缸體、缸蓋鑄件質(zhì)量的影響

砂體中SiO2含量的高低，在缸體和缸蓋鑄件的鑄造過程中直接決定了硅砂的燒結(jié)點，二氧化硅含量越高，燒結(jié)點越高，越能防止缸體、缸蓋的粘砂。缺點是：含量越高，硅砂的高溫膨脹就會越嚴(yán)重，缸體、缸蓋型機(jī)芯就會非常的脆弱，容易產(chǎn)生裂痕，這會使鑄件產(chǎn)生缺陷.所以在砂質(zhì)的選擇上，追求均衡和滿足鑄件要求，對于澆注溫度在1400℃左右的鑄鐵缸體、缸蓋而言，最佳的選擇是采用二氧化硅含量在90%～92%的大林砂和圍場砂。硅砂中泥的含量指的是粒徑小于0.020mm的顆粒部分，含泥量非常的重要，含泥量高會降低硅砂的燒結(jié)點，增加發(fā)氣量，進(jìn)而降低缸體、缸蓋的透氣性，增加樹脂加入量，因此，會導(dǎo)致缸體、缸蓋鑄件易于產(chǎn)生氣孔和粘砂缺陷。隨著缸體、缸蓋鑄件大量的生產(chǎn)實踐，技術(shù)人員對硅砂粒度組成的認(rèn)識不再一味追求集中度越高越好，而是在實際生產(chǎn)中根據(jù)缸體、缸蓋的部位、條件進(jìn)行合理的分析，恰當(dāng)?shù)倪x擇。拿水套芯舉例，從外觀的生產(chǎn)條件看，五篩砂膨脹率小，更為合理。但由于由于它被鐵液全部包圍，芯子的透氣性和氣體順利逸出上升為更主要的矛盾，因此，就能選擇五篩砂，而必須選擇三篩集中度高的砂子。科技是無窮的，在未來的汽車工業(yè)不斷發(fā)展的進(jìn)程中鑄造用砂的性能對缸體和缸蓋鑄件質(zhì)量的影響一定會被人類發(fā)現(xiàn)得更加全面[3]。

4.總結(jié)

本文介紹了鑄造用砂的種類以及不同種類砂的性能，在缸體和缸蓋鑄件的鑄造的產(chǎn)業(yè)中砂的選擇與劃分十分的明確，文中可見湖砂、河砂的萎縮和消失，是大自然給鑄造行業(yè)發(fā)出的預(yù)警，的確，資源是有限的，不僅僅水和石油、煤礦是有限的，砂子也是有限的，對資源的保護(hù)與合理利用應(yīng)引中國人起高度重視。在早年，我國硅砂是可以出口的，從2008年已禁止出口，不僅僅是不可以出口，我國也要節(jié)約用砂，資源循環(huán)利用，舊砂再生已迫在眉睫，我國的一汽、東風(fēng)汽車制造廠都在搞粘土砂再生，一些企業(yè)也在搞樹脂砂的熱法再生，在保證鑄造用砂的質(zhì)量的同時施行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，這是應(yīng)當(dāng)是國家所提倡的，一切都要為可持續(xù)發(fā)展讓路。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉鴻勛.鑄造用砂的性能對缸體和缸蓋鑄件質(zhì)量的影響[J].現(xiàn)代鑄鐵，2013，7（01）：71-77.

[2]劉偉.汽車發(fā)動機(jī)缸體鑄造工藝及材質(zhì)的研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2010.

[3]胡家聰，袁亞娟.對提高缸體和缸蓋鑄鐵件材質(zhì)的幾點看法[J].現(xiàn)代鑄鐵，2011，8（02）：59-62.