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    知(zhī)识篇——如何防止铸件机械粘砂

    发布时(shí)间: 2020-03-19 来(lái)源:洛阳九州网页版和顺祥机械有(yǒu)限公司 点击(jī):1172

    知识篇——如何防止铸件(jiàn)机械粘(zhān)砂

    机械粘(zhān)砂又称为金属液渗透粘砂,是由液态金属或(huò)金属氧化(huà)物通(tōng)过毛细管渗透或气相渗透方式钻入(rù)型腔(qiāng)表(biǎo)面砂粒间隙,在铸(zhù)件表面形成的金属和(hé)砂粒(lì)机械混(hún)合(hé)的粘附(fù)层。清(qīng)铲粘砂层时(shí)可(kě)见金属光泽。机械粘砂表面呈海绵(mián)状,牢固(gù)地粘(zhān)附在(zài)铸件表面,多发(fā)生在砂型(xíng)和砂芯表面(miàn)受(shòu)热作用强烈及砂型紧(jǐn)实度低的部(bù)位,如(rú)浇(jiāo)冒(mào)口(kǒu)附(fù)近、铸件厚大(dà)截面(miàn)、内(nèi)角和凹槽处(chù)。

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    机械粘砂不仅(jǐn)影响铸造(zào)铸件的外观质(zhì)量,甚至引起报(bào)废,因(yīn)此对铸件(jiàn)的机械粘砂必须引起(qǐ)足够的重视,以提(tí)高(gāo)产品成品(pǐn)率。笔者结合多年(nián)的生产实践(jiàn)经(jīng)验并参阅有(yǒu)关资料,谈谈(tán)铸(zhù)件机(jī)械(xiè)粘砂的(de)产生原因(yīn)及其防(fáng)止措施。

    1、铸(zhù)件(jiàn)和模(mó)样(yàng)设计

    如果铸件和模样的(de)结构(gòu)会使砂型具有尖角(jiǎo)、悬(xuán)伸或突出(chū)的形状,或具有扁(biǎn)薄的砂台或砂(shā)芯,则这(zhè)种设计(jì)会促(cù)进机械粘砂(shā)产生。因(yīn)为这类结构的铸(zhù)件会使砂型、砂芯局部热量集中,其正常的性能受到破坏,砂型、砂芯表面提前溃散,熔融金属或金(jīn)属氧化物易于渗入而(ér)产生机(jī)械粘砂。对此,可在热量集中的部位采用特殊砂(shā)型(xíng),如锆砂或(huò)橄(gǎn)榄(lǎn)石砂,以(yǐ)提高其(qí)长时间受热或受高(gāo)温辐照的能力。 

    2、模样

     (1)模(mó)样的工艺设计不良,使砂型(xíng)舂(chōng)不紧实或紧实度不(bú)匀,会造成(chéng)型腔表面(miàn)粗糙或疏松,对(duì)产生机(jī)械粘砂有直(zhí)接影响(xiǎng)。模样(yàng)的工艺设计常出现以下错误: 

    一是分(fèn)模面选(xuǎn)择不当(dāng),致使上型(xíng)过高,或在砂型(xíng)中形成很深的型腔。 

    二是模样在模底(dǐ)板上的位(wèi)置布置不当(dāng),使凹(āo)陷处(chù)难于(yú)舂实,这可能是(shì)由于模样(yàng)距箱壁太(tài)近,或模(mó)样排列(liè)过(guò)密所致(zhì)。由于模样排列过(guò)于拥挤,会引起铸件产生(shēng)胀砂(shā),即使没(méi)有明显的胀砂,也会(huì)发生机械粘砂。由于产生缺陷(xiàn)的根源相同,机(jī)械粘砂和胀砂会出现在同一(yī)个(gè)铸件上(shàng)。 

    三是直浇道(dào)、冒(mào)口(kǒu)和横浇道的位(wèi)置布置不当,会出现不易舂实的凹陷部位,这与浇冒口系(xì)统的布局有关。 

    四是起模(mó)斜(xié)度<1.5°时,即(jí)使整个(gè)砂型的紧实度合适,也(yě)会(huì)使砂型(xíng)表面撕裂,易于使金属或金属氧化物渗入(rù)。 

     (2)模(mó)样的(de)工艺(yì)结构(gòu)不良,导(dǎo)致金属液静压(yā)力过高。由(yóu)于静压力(lì)的增高,砂型的负荷也就加重(chóng),因(yīn)此需要采用(yòng)特(tè)殊的砂(shā)型或更紧实(shí)的造(zào)型方法,以(yǐ)抵挡(dǎng)金属液对砂型的渗透压力。 

    3、砂箱

    砂箱的设计(jì)及构造不合理,致使砂(shā)型紧实度不(bú)匀(yún)或舂砂过(guò)软。 

    产(chǎn)生这些问题的一般原因如(rú)下: 

     (1)箱带的位置不(bú)当,妨碍某些凹(āo)陷部位的(de)舂实,因而导致(zhì)砂型局部过软(ruǎn),引起胀砂或机械粘砂。 

     (2)因砂箱太小造成舂砂不(bú)实。 

     (3)箱带(dài)位置不当,使直浇道和冒口不能(néng)放在合适的位置上,以致冒口或直(zhí)浇道与模样间(jiān)的型砂舂不紧实。又因该处必然造成热量(liàng)集中,使机械粘砂更为严重(chóng)。因(yīn)此,如(rú)直浇道或冒口的位置不能改变,则(zé)必须(xū)将箱带(dài)割去一块或整个去掉。 

     (4)上箱过高。机械粘砂通常与型腔表面的抗渗透能力及金属液的静压力(lì)有关(guān),金属液(yè)压力(lì)的大小,与金属的密度和上箱高度有关(guān)。如从铸(zhù)件补缩需要出发,上箱应有一定高度,但型(xíng)砂性能也(yě)一定要(yào)随之加以改善。 

    4、浇冒口(kǒu)系统

     (1)浇(jiāo)冒口的位置不当(dāng)导致(zhì)砂型局部过(guò)热,从(cóng)而(ér)促使型腔表(biǎo)面(miàn)过早毁坏,金属液(yè)或(huò)在高温下形成(chéng)的金属氧化物就更容易(yì)渗入型腔表面(miàn)。 

    这类情况较(jiào)典型的例子有下(xià)列(liè)几种: 

    第yi,直浇(jiāo)道(dào)或冒口距型面过近,形成一个热节区,这一(yī)热节区的(de)砂型如未舂实,则机(jī)械粘(zhān)砂缺(quē)陷就(jiù)会十分严重(chóng)。 

    第二,在(zài)一定(dìng)的型腔表面上(shàng)流过的金属液过(guò)多,会把型面加(jiā)热到(dào)足以毁坏的程度(dù)。如果型腔中初期凝固的硬(yìng)壳被后来流入的金属液重熔,则粘砂(shā)就更为(wéi)严重。 

    第三,在浇注时,凡(fán)能造成金属液压力过(guò)高(gāo)的任何因(yīn)素,均可能导致铸件(jiàn)产生机械粘砂。当金属液不仅压力(lì)高,而且(qiě)温度也高时(shí),情况尤为严重。 

     (2)直浇道、横浇(jiāo)道和(hé)内浇道的截面比例不当,使金(jīn)属液(yè)在浇(jiāo)注时不断受到氧化,增加了(le)金属氧(yǎng)化物的数量,并导致对型砂的助熔作用。在浇注过程中,浇(jiāo)注系统应始终充满金属液,否则(zé),在浇注系统中的任何部(bù)位(wèi)均能使(shǐ)金(jīn)属液(yè)受(shòu)到氧化。 

     (3)冒口颈尺寸过大,将造(zào)成其周围型砂过热,这是一个较为普遍的问(wèn)题。这一(yī)问题常是(shì)由于冒口颈太长引起的(de),为了使冒(mào)口颈中金属液不致(zhì)过早凝固,就不得不加大颈(jǐng)部尺寸。如果因为冒口颈设计不当导致补缩(suō)不到(dào),那么zui好是缩短冒口颈,以防止凝固,而不是加大其(qí)尺寸(cùn)。尺寸较小的冒口颈,可以减少(shǎo)砂型受(shòu)热。 

     (4)浇口杯或直浇道设计不当,以致(zhì)浇注(zhù)时卷(juàn)入(rù)空(kōng)气造成金属(shǔ)液氧化,这通常是由于湍流引起的,随着金属(shǔ)液表(biǎo)面(miàn)氧化膜的不断积累会引起机械粘(zhān)砂。 

    5、型砂

     (1)原(yuán)砂粒度分布不均匀,会造成砂型紧实度(dù)低,原砂的粒度分布对砂型的zui大紧实度有直(zhí)接(jiē)影响(xiǎng)。 

     (2)型砂的(de)流(liú)动性和成型性(xìng)差(chà)。 

     (3)壳型砂上(shàng)树(shù)脂的覆(fù)膜太(tài)薄,会使型壳的局部强度降低和局部砂粒未被树(shù)脂覆盖,往往由于(yú)这种(zhǒng)简单的(de)原因,使(shǐ)铸件发生机械粘砂。 

     (4)铸型的透气性(xìng)过高,这是型砂颗粒太粗的另一种反映。透(tòu)气性和紧实度是相互影响(xiǎng)的两个因素。紧实度低则透气(qì)性好,反之亦然。 

     (5)型砂中碳素材料或脱氧物质(zhì)不(bú)足,会产生过多(duō)的金属氧化物,使氧化物湿润砂粒而易于(yú)渗入。 

    6、制芯

     (1)未(wèi)刷涂料砂(shā)芯的砂粒(lì)太粗或粒度分(fèn)布不佳,与原砂(shā)粒度(dù)分布不均匀一样,对(duì)产生机械粘砂有(yǒu)影响。 

     (2)砂芯未舂(chōng)实,与(yǔ)砂(shā)型未(wèi)舂实的(de)性(xìng)质一(yī)样,对机械粘(zhān)砂有重大影响。 

     (3)砂芯表面粗(cū)糙或多孔,会引起机械粘砂。熔融金属或金属氧化物(wù)浸润了这种粗糙的或多孔的表面后就会渗入砂(shā)芯。 

     (4)砂芯在储存期间吸湿(shī)。对砂芯来说,水分过多(duō)更为麻(má)烦。因为砂(shā)芯水分过多不易(yì)察觉。有的砂芯(xīn)看上去像(xiàng)是(shì)干的,但实际上其水(shuǐ)分仍然很高。 

     (5)砂芯在搬运时操作不(bú)慎(shèn),或在涂料尚处于湿态时搬运而招致破损或擦(cā)伤(shāng)涂(tú)层(céng)。其后果是造成砂(shā)芯上(shàng)的涂料不够,以(yǐ)致不能(néng)阻止金属或金属(shǔ)氧化物渗入砂芯。涂料破(pò)损处就好像在砂芯上开了一个出气(qì)孔一样,造成(chéng)金属(shǔ)液沸腾而产生机械粘砂。 

     (6)砂(shā)芯涂(tú)料浸(jìn)入太(tài)浅,会(huì)直接引起机械粘砂。 

     (7)砂芯涂料的高温(wēn)强度低。由于涂料中的粘土不足,或是溶剂太(tài)多,以致粘结剂含(hán)量(liàng)减少,造成涂(tú)料(liào)高温强度(dù)降低而(ér)引起机械粘砂(shā)。 

     (8)芯(xīn)砂混制不良,使砂(shā)芯个别部(bù)位强度过低,在(zài)浇注时造成(chéng)崩落,因而产生机械(xiè)粘砂。 

     (9)砂芯(xīn)清扫和修整不良时,会直接(jiē)造(zào)成机械粘砂(shā)。对砂(shā)芯加强检验,这类缺陷是应该能够避免的。 

     (10)砂芯(xīn)在浸、喷涂料后未再次烘干。与砂芯在(zài)砂(shā)型中吸湿(shī)返潮一样,涂(tú)层不干极易发(fā)生剥(bāo)落与掉皮。 

     (11)芯盒不(bú)干(gàn)净,会使(shǐ)芯(xīn)砂(shā)粘附在(zài)芯盒上,造成砂芯表面(miàn)粗(cū)糙(cāo)。质量优良的砂芯(xīn)有(yǒu)致(zhì)密的(de)表面层(céng),芯盒不干净就得不到具有致密表(biǎo)面层(céng)的优(yōu)质(zhì)砂芯。 

    7、造型

     (1)舂砂松软和紧实度不均匀(yún)。在大多数情况(kuàng)下,舂砂紧(jǐn)实和紧实(shí)度(dù)均匀同样重要(yào)。然而,有时紧实度(dù)不均匀比砂型整体(tǐ)松软的危害更大。 

     (2)砂型(xíng)修补不良。砂型修补面粗糙疏松,会(huì)引起机械粘砂;修型(xíng)过度或修补部位水分(fèn)过高,也会(huì)造成金属液沸腾而引起机械粘砂。 

     (3)补砂(shā)不良(liáng)的部位毛(máo)糙、疏(shū)松,会发生机械粘砂。 

     (4)砂(shā)型涂料不匀或不足。 

     (5)表干型的涂料干燥(zào)不匀或(huò)未充分烘干。 

     (6)脱模液用量(liàng)过多会削弱砂型表面(miàn)强(qiáng)度,促成金属液沸腾而产生铸件机械粘砂(shā)。 

     (7)砂型涂料的波美度太(tài)低,涂料就会被砂(shā)型(xíng)吸入(rù),因而发生涂料掉皮、掉屑或剥落而造(zào)成机械粘砂。 

     (8)模样(yàng)表面覆盖的面砂量不足,这是常见的(de)操作疏忽。 

     (9)冷(lěng)热材(cái)料(砂芯、砂型、芯撑、冷铁等)接触(chù)到一起(qǐ)。冷(lěng)热材料相(xiàng)遇,会使水分凝聚。水分能引起(qǐ)沸腾型机械粘砂,同(tóng)时(shí)大幅增(zēng)加氧化物的生成速(sù)度,随(suí)后便(biàn)会发生金属氧化物的渗入。这是产生机械粘砂的一般原因,也是高压造(zào)型产生机(jī)械粘砂的主要原因。 

    8、金属(shǔ)成分

     (1)易于形成流动性好的金属氧化物,流动性好的金属(shǔ)比表面张力(lì)高或粘稠的金(jīn)属更容易引起机械粘砂(shā)。 

     (2)合金(jīn)中含有低(dī)熔点成分(fèn),如铅青铜中的铅(qiān)就容易引起(qǐ)机械粘砂。因(yīn)为铅比母体金属温(wēn)度(dù)还低很多时(shí)仍然处于流动状态。 

     (3)需(xū)要高温浇注的(de)合金。由于(yú)合金流动性好(hǎo),容易产(chǎn)生机械粘砂。此外(wài),因浇(jiāo)注温(wēn)度高,加速(sù)了氧化物的(de)生成速度,故更具有(yǒu)形成氧(yǎng)化性(xìng)机械(xiè)粘砂的倾向。 

    9、浇注(zhù)

     (1)浇注温度过高时,不但(dàn)会使金属液流动性提(tí)高(gāo),还(hái)会使金(jīn)属液迅速氧化(huà),因而加速(sù)了氧化性机(jī)械粘砂的发生。 

     (2)浇(jiāo)包(bāo)抬得过(guò)高和上箱过高一样,会形成过高的金属压(yā)头,促使(shǐ)金(jīn)属(shǔ)或(huò)金属氧化物进入砂型的孔隙中(zhōng)。

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