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        淺談?wù)惩翝裥蜕靶阅苤笜?biāo)及科學(xué)管理

        2010-03-16 01:19:16譚博文
        裝備制造技術(shù) 2010年11期
        關(guān)鍵詞:型砂砂粒透氣性

        譚博文

        (柳州五菱柳機動力有限公司,廣西 柳州 545005)

        粘土濕型砂造型,作為一種傳統(tǒng)的造型方法,在鑄造中占著舉足輕重的作用。對濕型砂性能的有效控制及對其性能指標(biāo)的科學(xué)管理,是對鑄件品質(zhì)的有力保障。然而,粘土濕型砂的性能指標(biāo)繁多,性能控制是一個系統(tǒng)的工作,如何清晰、直觀地反映性能指標(biāo),是控制粘土濕型砂穩(wěn)定的重要因素。本文將通過實例來加以闡述。

        1 生產(chǎn)情況

        本車間為生產(chǎn)微車發(fā)動機缸體的鑄造車間,鑄鐵牌號HT250,年產(chǎn)量為35萬件,車間砂處理工部配置迪砂高速轉(zhuǎn)子混砂機一臺,雙盤冷卻器一臺,SC在線檢測儀,BMD氣沖造型。為保證型砂性能的穩(wěn)定,對型砂的各項性能指標(biāo)定期進行檢測,其工藝要求及檢測頻率如表1所示。

        表1 型砂工藝要求及檢測頻率表

        由于型砂性能指標(biāo)數(shù)據(jù)繁多,給控制型砂性能帶來諸多不便,因此車間采取的辦法,是將每天檢測的數(shù)據(jù)(大概20組)求取平均值,繪制出各項指標(biāo)的趨勢圖,這樣就可以清晰地了解各項指標(biāo)的變化情況,對型砂的性能有一個更直觀的認(rèn)識,對我們作出正確的控制措施,提供了更好指導(dǎo)思路。下面通過2010年9月的數(shù)據(jù),來進一步說明(各項指標(biāo)均是2010年9月的統(tǒng)計數(shù)據(jù))。

        2 緊實率和含水量

        從圖1、圖2可以看出,含水量和緊實率的變化趨勢是一樣的,這和理論上是契合的,一般來講,緊實率=(10~12)×含水量,緊實率反映了型砂最適宜水分含量,含水量并不能徹底地反映型砂的水分,因為在檢測結(jié)果是在105℃下烘烤失重的方法得到的,并不能反映出型砂中的晶格水,所以只有緊實率,能真實反映型砂的水分。另外,還要指出一點,圖中的水分和緊實率,均處于工藝范圍的下限,這是由于我車間生產(chǎn)的鑄件為發(fā)動機缸體鑄件,型砂里面混入了大量的芯砂,沖淡了灰份,至使含泥量處于下限,相應(yīng)的型砂水分也就偏低了。

        圖1 緊實率

        圖2 含水量

        3 含泥量、有效土和灼減量

        含泥量的專業(yè)定義,是直徑小于20μm的成分,均稱之為泥分(如圖3),含泥量包括:

        (1)有效組分——有效膨潤土、有效煤粉(本車間是通過灼減量來測量有效煤粉含量的,也有廠家通過測定發(fā)氣量來反映);

        (2)無效組分——經(jīng)澆注燒損的死膨潤土和死煤粉,膨潤土、煤粉、新砂里的灰分,以及細小的砂粒。

        圖3 含泥量

        圖4 有效土

        圖5 灼減量

        也就是說,泥分里面既含有用于起粘結(jié)作用的膨潤土和用于防粘砂的煤粉,也含有不起作用的無效成分。在生產(chǎn)中,這部分無效成分是必不可少的,其可降低型砂對水的敏感性,否則加入很少量的水,都將引起強度的劇烈變化;但無效成分也不可過多,過多將導(dǎo)致透氣性下降,型砂變脆,起模性能下降,致使鑄件氣孔缺陷增多。生產(chǎn)中最有效的辦法,就是作好抽風(fēng)除塵的措施,同時加強對原材料品質(zhì)的控制,選用優(yōu)質(zhì)的膨潤土、煤粉,以及含泥量低的原砂。

        膨潤土和煤粉的補加量,與澆注溫度、鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、膨潤土煤粉的品質(zhì)、砂鐵比息息相關(guān)[1~2],車間生產(chǎn)的鑄件為微車發(fā)動機鑄件,凈質(zhì)量相對較小,并且砂箱較大,砂鐵比為7:1,經(jīng)測量,膨潤土燒損為0.5%,煤粉燒損為0.13%,補加量相當(dāng)之少,這與我們的砂鐵比大、選用優(yōu)質(zhì)的膨潤土和煤粉有很大的關(guān)系。燒損少,就意味著型砂里面的無效灰分少,這對型砂性能和鑄件品質(zhì)將起到很好的幫助,所以選用優(yōu)質(zhì)的原材料將至關(guān)重要。

        4 透氣性

        透氣性的高低,主要取決于砂粒直徑大小和含泥量的高低,其反映的是砂型的透氣性能,如其值偏低,砂型的透氣性將明顯降低,但是透氣性并不是越大越好,要兼顧鑄件是否產(chǎn)生機械粘砂,在保證不產(chǎn)生機械粘砂的前提下,透氣性越高越好。

        圖6所示為2010年9月型砂透氣性的趨勢圖,圖中反映型砂透氣性整體低于150,而根據(jù)我們以前的經(jīng)驗,透氣性都保持在150以上,從鑄件廢品率也能反映出一定的問題,氣孔缺陷率有上升的苗頭,所以我們決定先采取加大抽風(fēng)除塵的措施,但砂型透氣率依然上不來,所以我們懷疑是型砂的粒度變小了。由于我們的砂芯均是采用覆膜砂熱芯盒制芯,覆膜砂均是外購,加之我們的生產(chǎn)的發(fā)動機鑄件使用很多的覆膜砂砂芯,而且數(shù)量相當(dāng)多,砂芯的粒度對型砂的粒度組成將產(chǎn)生很大的影響,所以必須保證覆膜砂的粒度和型砂的粒度要匹配。通過檢測覆膜砂的粒度組成,證實了我們的猜測,覆膜砂的粒度有所變小,通過跟廠家的溝通,把覆膜砂粒度調(diào)整回來,透氣性逐漸得到提升,氣孔缺陷率有所遏止。

        圖6 透氣性

        5 濕壓強度和濕劈強度

        濕壓強度,反映的是膨潤土的粘結(jié)能力,其高低取決于膨潤土的加入量以及膨潤土自身蒙脫石的含量,其能粗略、大概地反映型砂的粘結(jié)性能,并不能全面的反映型砂的性能。如起模性,模具在起模時往往受到的是拉力,因此必須配合抗拉強度、抗剪強度,我們的做法是采用濕劈強度,其能綜合反映砂型的抗壓、抗拉性能[3]。同時,粘土濕型砂有一個特性必須注意,就是在型砂反復(fù)循環(huán)的過程中,砂粒表面的膨潤土逐漸燒結(jié)成陶瓷玻璃態(tài)物質(zhì),循環(huán)次數(shù)越多,這層物質(zhì)就越厚,我們稱之為“魚卵層”。當(dāng)“魚卵層”較厚時,濕壓強度會呈現(xiàn)出高的假象,而濕劈強度對此則比較敏感(如圖8),通過兩項指標(biāo)的高低和變化趨勢,可以很好地反映型砂的綜合性能。

        圖7 濕壓強度

        圖8 濕劈強度

        所以,每隔一段時間必須拋棄一部分舊砂,用型砂來代替,來保證“魚卵層”不至于過厚,而影響性能,當(dāng)然,混入的芯砂也能起到新砂沖淡灰分的作用。

        6 平均細度(AFS)

        平均細度,即砂粒的直徑大小,其將直接影響型砂的透氣性能,在型砂反復(fù)循環(huán)的過程中,澆注時砂粒在高溫下裂解,混砂時受高速轉(zhuǎn)子的攪拌、摩擦,均會造成平均細度略微變小[4]。圖9中反映型砂的平均細度有粗化的傾向,可能與檢測人員測量誤差以及覆膜芯砂粒度變粗有一定的關(guān)系。

        圖9 平均細度

        7 結(jié)束語

        通過對粘土濕型砂性能指標(biāo)進行科學(xué)的管理,采取繪制趨勢圖的方式,對型砂性能有了很好的掌控,以上僅僅是一個月的數(shù)據(jù),如果數(shù)據(jù)更多、時間更長的話,效果將更加明顯。

        [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(chǎn)中一些與型砂有關(guān)的問題解答(五)[J].現(xiàn)代鑄鐵,2005,(6):50-52.

        [3]于震宗:對濕型砂性能檢測技術(shù)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[K],北京:機械工業(yè)出版社,2002.

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