Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．１ １，２０１ ０ 浅谈粘土湿型砂性能指标及科学管理 谭博文 （柳州五菱柳机动力有限公司，广西柳州５４５００５） 摘要：结合生产实践，阐述了粘土湿型砂相关性能指标和相应的控制措施，以及对粘土湿型砂性能指标进行科学管理，直观地反映粘 土湿型砂的性能。 关键词：湿型砂；性能指标；科学管理 中国分类号：ＴＧ２２１ 文献标识码：Ｂ 交童编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１０ Ｊ１１一Ｏ１５８—０３ 粘土湿型砂造型，作为一种传统的造型方法，在铸造中占 着举足轻重的作用。对湿型砂性能的有效控制及对其性能指 标的科学管理，是对铸件品质的有力保障。然而，粘土湿型砂 含水量，紧实率反映了型砂最适宜水分含量，含水量并不能彻 底地反映型砂的水分，因为在检测结果是在１０５￣（２下烘烤失重 的方法得到的，并不能反映出型砂中的晶格水，所以只有紧实 率，能真实反映型砂的水分。另外，还要指出一点，图中的水分 和紧实率，均处于工艺范围的下限，这是由于我车间生产的铸 件为发动机缸体铸件，型砂里面混入了大量的芯砂，冲淡了灰 份，至使含泥量处于下限，相应的型砂水分也就偏低了。 的性能指标繁多，性能控制是一个系统的工作，如何清晰、直 观地反映性能指标，是控制粘土湿型砂稳定的重要因素。本文 将通过实例来加以阐述。 １ 生产情况 本车间为生产微车发动机缸体的铸造车间，铸铁牌号 ＨＴ２５０，年产量为３５万件，车间砂处理工部配置迪砂高速转子 混砂机一台，双盘冷却器一台，ｓｃ在线检测仪，ＢＭＤ气冲造 型。为保证型砂性能的稳定，对型砂的各项性能指标定期进行 检测，其工艺要求及检测频率如表１所示。 表１ 型砂工艺要求及检测频率表 指标 含水量 紧实率 透气性 湿压强度 湿劈强度 含泥量 有效土 灼减量 ｆ％） （％） （％） （ｋｅＡＦｓ ａ） （ｋＰａ） （％） （％） （％） 工艺 图１ 紧实率 要求 ２．６—３．４ ３０—４０ １４０～１９０ ２２Ｏ～２７Ｏ ５０—６０ ９～】２ ７～８．５ ２５～３．５ ５２～６２ 检测 频率 每次Ｆ２ｈ 每次，ｆ２—３天） 由于型砂性能指标数据繁多，给控制型砂性能带来诸多 不便，因此车间采取的办法，是将每天检测的数据（大概２０ 组）求取平均值，绘制出各项指标的趋势图，这样就可以清晰 地了解各项指标的变化情况，对型砂的性能有一个更直观的 认识，对我们作出正确的控制措施，提供了更好指导思路。下 面通过２０１０年９月的数据，来进一步说明（各项指标均是 ２０１０年９月的统计数据）。 图２含水量 ２紧实率和含水量 从图１、图２可以看出，含水量和紧实率的变化趋势是一 样的，这和理论上是契合的，一般来讲，紧实率＝（１０～１２）Ｘ ３ 含泥量、有效土和灼减量 含泥量的专业定义，是直径小于２Ｏ ｍ的成分，均称之为 泥分（如图３），含泥量包括： 收稿日期：２０１０－０８—１３ 作者简介ｌ谭博文（１９８７一），男，四川达州人，助理工程师，工学学士，主要从事铸造技术现场服务工作。 １５８ （１）有效组分——有效膨润土、有效煤粉（本车问是通过 灼减量来测量有效煤粉含量的，也有厂家通过测定发气量来 反映）； （２）无效组分——经浇注烧损的死膨润土和死煤粉，膨润 土、煤粉、新砂里的灰分，以及细小的砂粒。 图４有效土 图５灼减量 也就是说，泥分里面既含有用于起粘结作用的膨润土和 用于防粘砂的煤粉，也含有不起作用的无效成分。在生产中， 这部分无效成分是必不可少的，其可降低型砂对水的敏感性， 否则加入很少量的水，都将引起强度的剧烈变化；但无效成分 也不可过多，过多将导致透气性下降，型砂变脆，起模性能下 降，致使铸件气孔缺陷增多。生产中最有效的办法，就是作好 抽风除尘的措施，同时加强对原材料品质的控制，选用优质的 膨润土、煤粉，以及含泥量低的原砂。 膨润土和煤粉的补加量，与浇注温度、铸件结构复杂程 度、膨润土煤粉的品质、砂铁比息息相关［】－２］，车间生产的铸件 《装备制造技术））２０１０年第１１期 为微车发动机铸件，净质量相对较小，并且砂箱较大，砂铁比 为７：１，经测量，膨润土烧损为０．５％，煤粉烧损为０．１３％，补加 量相当之少，这与我们的砂铁比大、选用优质的膨润土和煤粉 有很大的关系。烧损少，就意味着型砂里面的无效灰分少，这 对型砂性能和铸件品质将起到很好的帮助，所以选用优质的 原材料将至关重要。 ４透气性 透气性的高低，主要取决于砂粒直径大小和含泥量的高 低，其反映的是砂型的透气性能，如其值偏低，砂型的透气性将 明显降低，但是透气性并不是越大越好，要兼顾铸件是否产生 机械粘砂，在保证不产生机械粘砂的前提下，透气性越高越好。 图６所示为２０１０年９月型砂透气性的趋势图，图中反映 型砂透气性整体低于１５０，而根据我们以前的经验，透气性都 保持在１５０以上，从铸件废品率也能反映出一定的问题，气孔 缺陷率有上升的苗头，所以我们决定先采取加大抽风除尘的 措施，但砂型透气率依然上不来，所以我们怀疑是型砂的粒度 变小了。由于我们的砂 邕：均是采用覆膜砂热芯盒制芯，覆膜砂 均是外购，加之我们的生产的发动机铸件使用很多的覆膜砂 砂芯，而且数量相当多，砂芯的粒度对型砂的粒度组成将产生 很大的影响，所以必须保证覆膜砂的粒度和型砂的粒度要匹 配。通过检测覆膜砂的粒度组成，证实了我们的猜测，覆膜砂 的粒度有所变小，通过跟厂家的沟通，把覆膜砂粒度调整回 来，透气性逐渐得到提升，气孔缺陷率有所遏止。 图６透气性 ５湿压强度和湿劈强度 湿压强度，反映的是膨润土的粘结能力，其高低取决于膨 润土的加入量以及膨润土自身蒙脱石的含量，其能粗略、大概 地反映型砂的粘结性能，并不能全面的反映型砂的性能。如起 模性，模具在起模时往往受到的是拉力，因此必须配合抗拉强 度、抗剪强度，我们的做法是采用湿劈强度，其能综合反映砂 型的抗压、抗拉性能【］ｊ。同时，粘土湿型砂有一个特性必须注 意，就是在型砂反复循环的过程中，砂粒表面的膨润土逐渐烧 结成陶瓷玻璃态物质，循环次数越多，这层物质就越厚，我们 称之为“鱼卵层”。当“鱼卵层”较厚时，湿压强度会呈现出高的 假象，而湿劈强度对此则比较敏感（如图８），通过两项指标的 高低和变化趋势，可以很好地反映型砂的综合性能。 １５９ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．１ １，２０１ ０ 性能，在型砂反复循环的过程中，浇注时砂粒在高温下裂解， 混砂时受高速转子的搅拌、摩擦，均会造成平均细度略微变 小 。图９中反映型砂的平均细度有粗化的倾向，可能与检测 人员测量误差以及覆膜芯砂粒度变粗有一定的关系。 一平均细度 下限 一５６－ ５４ 一～上限 图７湿压强度 ５２一 ５０ 一 １ 一 一 ，一一 ３ ６ 图９平均细度 ７ 结束语 通过对粘土湿型砂性能指标进行科学的管理，采取绘制 趋势图的方式，对型砂性能有了很好的掌控，以上仅仅是一个 月的数据，如果数据更多、时间更长的话，效果将更加明显。 参考文献： 所以，每隔一段时问必须抛弃一部分旧砂，用型砂来代 替，来保证“鱼卵层”不至于过厚，而影响性能，当然，混入的芯 砂也能起到新砂冲淡灰分的作用。 ｆ１】李传拭．粘土湿型砂的控制要点【ＪＪ．铸造纵横，２００３，（２４）：２６－３２． 【２】于震宗．湿型铸铁件生产中一些与型砂有关的问题解答（五）【Ｊ］．现 代铸铁，２００５，（６）：５０—５２． 【３］于震宗：对湿型砂性能检测技术的几点评论【ＪＪ．铸造工程‘造型材 料，２００２，（２）：４—６；（３）：２２—２４． ６平均细度（ＡＦＳ） 平均细度，即砂粒的直径大小，其将直接影响型砂的透气 【４］石德全，等．铸造手册造型材料分册【Ｋ］，北京：机械工业出版社， ２Ｏ０２． Ｓｌｅｅｐｉｌｙ Ｔａｌｋ ｏｆ ｔｈｅ Ｇｒｅｅｎ Ｓａｎｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ＴＡＮ Ｂｏ－ｗｅｎ （Ｌｉｕｚｈｏｕ Ｗｕｈｎｇ Ｌｉｕｊｉ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｉｕｚｈｏｕ Ｇｕａｎｇｘｉ ５４５００５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｉｎｋｅｄ ｔＯ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ，Ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ ｔｈｅ ｇｒｅｅｎ ｓａｎｄ ｐｒｏｐｅ￣ｉｅｓ ａｎｄ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｇｒｅｅｎ ｓａｎｄ ｆｏｒ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｉｎｔｕｉｔｉｖｅｌｙ ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｒｅｅｎ ｓａｎｄ．ｇ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｒｅｅｎ ｓａｎｄ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ １６Ｏ
