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    铸(zhù)件机械粘砂缺陷的成因及防止措施

    发布时间: 2020-03-21 来源:洛阳多宝平台网页版登录入口和顺祥机械有(yǒu)限公司 点击:1227

    铸(zhù)件机械粘砂(shā)缺陷的(de)成因及(jí)防(fáng)止措施

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    机械粘砂又称为(wéi)金属液渗透(tòu)粘砂,是由液态金(jīn)属或金属(shǔ)氧(yǎng)化物通过毛细管渗透(tòu)或气相渗透方式钻入型腔表(biǎo)面砂粒间隙,在铸件表面形成的金属和(hé)砂粒机械(xiè)混合的粘附层。清铲(chǎn)粘砂(shā)层(céng)时可见金属光泽。机械粘砂表(biǎo)面(miàn)呈海绵状(zhuàng),牢固地粘(zhān)附在(zài)铸件(jiàn)表面,多发生在砂型(xíng)和砂芯表面受热作用强烈及砂型紧实度低(dī)的部(bù)位(wèi),如浇冒口附近、铸件(jiàn)厚大截面、内角和凹槽处。

    机(jī)械粘砂不仅影响铸造铸件的外观质量,甚至引起报废,因此对铸件的机械粘(zhān)砂(shā)必须引起足(zú)够的重视,以提高(gāo)产品成品率。笔(bǐ)者结合多年(nián)的(de)生产实践(jiàn)经验并参阅(yuè)有关资料,谈谈铸件机械粘(zhān)砂的(de)产生原因及其防止措(cuò)施(shī)。 

    1、铸件(jiàn)和模(mó)样设计

    如果铸件和模样的(de)结构(gòu)会使砂型具有(yǒu)尖角、悬伸或(huò)突出的形状,或具有扁薄的砂(shā)台(tái)或砂芯,则(zé)这种设计会(huì)促进机械(xiè)粘砂(shā)产生。因为这类(lèi)结构的铸件会使砂型、砂芯局部热量集中(zhōng),其正(zhèng)常的性(xìng)能受到破(pò)坏,砂型、砂芯表面提前溃散,熔(róng)融金属或金属(shǔ)氧化物易于渗入而产生机械粘砂。对(duì)此,可在(zài)热量(liàng)集中的部位(wèi)采用特殊砂型(xíng),如(rú)锆砂或橄榄石(shí)砂,以(yǐ)提高其长(zhǎng)时间受热或(huò)受高温辐照的(de)能力。 

    2、模样

     (1)模样的工艺设计不良,使砂型舂(chōng)不紧实或紧实(shí)度不(bú)匀(yún),会(huì)造成型腔表面粗糙或(huò)疏松,对产生(shēng)机械粘砂有直接影响。模样的工(gōng)艺设(shè)计常出现以下错误: 

    ①分模(mó)面选择不(bú)当,致使(shǐ)上型过高,或在(zài)砂(shā)型中形(xíng)成很深(shēn)的(de)型腔。 

    ②模样在模底板上的位(wèi)置布(bù)置不(bú)当(dāng),使凹陷处难于舂实,这可能是由于(yú)模样距箱(xiāng)壁太近,或模样排(pái)列过密所(suǒ)致。由于模样排列过于拥挤,会引(yǐn)起铸件产生胀砂,即使没有(yǒu)明显的胀砂,也会发(fā)生机械粘砂。由于产生(shēng)缺陷(xiàn)的根源相(xiàng)同,机械粘砂和胀砂会出现在(zài)同一个铸件(jiàn)上。 

    ③直浇道、冒口(kǒu)和横浇道的位置布置不当(dāng),会(huì)出(chū)现不(bú)易舂实的(de)凹陷部(bù)位,这与浇冒口(kǒu)系统的(de)布局有关。 

    ④起模(mó)斜度(dù)<1.5°时,即使(shǐ)整个砂型的紧实度合适,也会使砂型表面撕裂,易于使金属或金属氧化物渗入。 

    (2)模样的工艺结构不良,导致金属(shǔ)液静压(yā)力过高。由于静压(yā)力的增高(gāo),砂型(xíng)的负荷也就加(jiā)重,因此需要采用(yòng)特殊的砂型或更(gèng)紧实的造型方法,以抵挡金属液对砂型的渗透压力。 

    3、砂箱(xiāng)

    砂箱(xiāng)的(de)设计及(jí)构造(zào)不合(hé)理(lǐ),致使砂型紧实度不匀或舂(chōng)砂过(guò)软。 

    产生这(zhè)些问题的一(yī)般原因如下: 

    (1)箱带的(de)位置不(bú)当,妨碍某些凹陷(xiàn)部位的舂实,因而导致砂(shā)型局部过软,引(yǐn)起胀砂或机械粘砂。 

    (2)因砂箱(xiāng)太小(xiǎo)造成舂砂(shā)不实。 

    (3)箱带位置不当,使直浇道(dào)和冒(mào)口(kǒu)不能放(fàng)在(zài)合(hé)适的位(wèi)置(zhì)上,以(yǐ)致冒口或直(zhí)浇(jiāo)道与模样间的型砂(shā)舂不紧实。又因该(gāi)处必然造成热量集中,使机械粘砂更为严(yán)重。因此,如直(zhí)浇道或冒口(kǒu)的位置不能改(gǎi)变,则必须将箱(xiāng)带割去一块或整个(gè)去掉。 

    (4)上(shàng)箱(xiāng)过(guò)高。机械粘(zhān)砂通常与型腔(qiāng)表面的抗渗透能力及金属液的(de)静压力(lì)有关,金属液(yè)压力的大小,与金属的密(mì)度和上箱(xiāng)高度有(yǒu)关(guān)。如从铸件补缩需要出发,上(shàng)箱应有(yǒu)一定高度,但型砂性能(néng)也一定要随之加以改善(shàn)。 

    4、浇冒口系统(tǒng)

    (1)浇冒口(kǒu)的(de)位置不当导致(zhì)砂型(xíng)局部过热,从而促使(shǐ)型(xíng)腔表面过早毁坏(huài),金属液或在(zài)高温下形(xíng)成的金(jīn)属氧化物就更容易渗(shèn)入(rù)型腔表面。 

    这类(lèi)情况较典型(xíng)的例(lì)子有下列几种(zhǒng): 

    第yi,直(zhí)浇道或冒口距型(xíng)面过近,形(xíng)成一个热节(jiē)区,这一热(rè)节(jiē)区的砂型如未舂实,则(zé)机械粘砂缺陷就(jiù)会十分(fèn)严重。 

    第二(èr),在一定的型腔表面上流过的金(jīn)属(shǔ)液过多,会(huì)把(bǎ)型面加热到足以毁坏的程度。如果(guǒ)型腔中初期(qī)凝固的硬壳被后来流入的(de)金属(shǔ)液重熔,则粘砂(shā)就更为严重。 

    第三,在浇注时,凡能造成金属液压力过高的任何因素,均可能导致铸件产生机械粘砂。当金属液不仅(jǐn)压力(lì)高(gāo),而且温(wēn)度也(yě)高时,情况尤为严重。 

    (2)直浇道、横浇道和内浇道(dào)的截面比例不(bú)当,使(shǐ)金属液在(zài)浇注时不断受到氧化,增(zēng)加了(le)金(jīn)属氧化物的数量,并导(dǎo)致对型砂(shā)的助熔作(zuò)用。在浇(jiāo)注过程中,浇注系统应始终充满金属(shǔ)液,否则(zé),在浇(jiāo)注系统(tǒng)中(zhōng)的任何部位均(jun1)能使金属(shǔ)液受到氧化(huà)。 

    (3)冒口颈尺寸过(guò)大,将造成其周(zhōu)围型砂(shā)过热,这是一个较为普遍的问题。这一问题常是(shì)由(yóu)于冒口颈太长引起的,为了使冒口颈中(zhōng)金属液不致过早凝固,就不得不加大颈部(bù)尺寸。如果因为冒口颈设计(jì)不当导致补缩不(bú)到,那(nà)么zui好是缩短冒口颈,以防止凝(níng)固,而不是加大其(qí)尺寸。尺寸(cùn)较小的冒口(kǒu)颈(jǐng),可以(yǐ)减少砂型受热。 

    (4)浇口杯或直浇道设计不当,以致浇注时卷入空气造成金属液氧化(huà),这通常是由(yóu)于湍流引起(qǐ)的,随着金属(shǔ)液表(biǎo)面氧化膜(mó)的不(bú)断积累会引起机(jī)械粘砂。 

    5、型(xíng)砂

    (1)原砂粒度分布不均匀(yún),会造成砂型紧实度低(dī),原砂的粒(lì)度分布对砂型的zui大紧实度有直接影响。 

    (2)型砂的流动性(xìng)和(hé)成型性差(chà)。 

    (3)壳型砂上树脂的(de)覆膜太薄,会使型壳的局部强度降低(dī)和局部砂粒未被树脂(zhī)覆盖,往往由于这种简单的原因,使铸件发(fā)生机械粘砂。 

    (4)铸型的透气(qì)性过(guò)高(gāo),这是型砂颗粒太粗的(de)另(lìng)一种反映。透气性和紧实度是相(xiàng)互(hù)影响的两个因素。紧实度低则透气性好,反(fǎn)之亦然。 

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

    6、制芯

    (1)未刷涂(tú)料(liào)砂芯(xīn)的砂粒(lì)太粗或粒度分(fèn)布不(bú)佳,与原砂粒度分(fèn)布不均匀一样,对产生机械粘砂有影响。 

    (2)砂芯未舂实,与砂型(xíng)未舂实的(de)性质一样,对机械(xiè)粘砂(shā)有(yǒu)重大影(yǐng)响。 

    (3)砂(shā)芯表面粗糙或(huò)多孔,会引起机(jī)械粘(zhān)砂(shā)。熔融金属或金(jīn)属氧化物浸(jìn)润了(le)这种粗糙的(de)或多(duō)孔的表面后就会渗入砂芯。 

    (4)砂(shā)芯在储存期间吸湿。对砂芯来说,水分过(guò)多更为麻烦。因(yīn)为砂芯水(shuǐ)分(fèn)过多不(bú)易察觉。有的砂芯(xīn)看上去像是干的,但实际上其水分仍然很高。 

    (5)砂(shā)芯在搬运时操作不慎,或在涂料尚处于(yú)湿态时(shí)搬运而(ér)招致破损(sǔn)或擦伤(shāng)涂层。其后(hòu)果是造成砂芯上(shàng)的(de)涂料不够,以致(zhì)不能阻止金(jīn)属或金(jīn)属(shǔ)氧化物渗(shèn)入砂(shā)芯。涂料破损处就好像在(zài)砂芯上开了(le)一个出气孔一样,造成金属液(yè)沸腾而产生机(jī)械(xiè)粘砂。 

    (6)砂芯涂料浸入太(tài)浅(qiǎn),会直接引起机械粘砂。 

    (7)砂芯涂料(liào)的(de)高温(wēn)强度低。由于(yú)涂料中的粘(zhān)土(tǔ)不足,或是溶(róng)剂太多(duō),以(yǐ)致粘结(jié)剂含量(liàng)减少(shǎo),造成涂料高温(wēn)强度降低而引起机(jī)械粘砂。 

    (8)芯砂混制不良,使砂芯(xīn)个别部(bù)位强度过低,在浇注时造成崩落,因而产生机械(xiè)粘(zhān)砂。 

    (9)砂(shā)芯清扫和修(xiū)整不(bú)良时,会直接造成机械(xiè)粘砂(shā)。对砂芯加强检验(yàn),这(zhè)类缺(quē)陷是(shì)应该能够避免的(de)。 

    (10)砂芯在(zài)浸、喷涂料后(hòu)未再次烘干。与砂芯在(zài)砂型中(zhōng)吸湿返潮一(yī)样,涂(tú)层不干(gàn)极(jí)易发生(shēng)剥(bāo)落与掉皮。 

    (11)芯盒不干净,会(huì)使芯砂粘附(fù)在芯盒上,造成砂芯表(biǎo)面粗(cū)糙。质量优良的砂芯有致密的(de)表面层,芯盒不(bú)干净就得不到具有致密表面(miàn)层的优质砂芯。 

    7、造型

    (1)舂砂松软和紧实度不均(jun1)匀。在大多(duō)数情况下,舂砂(shā)紧(jǐn)实和紧(jǐn)实度均匀同样重(chóng)要(yào)。然而(ér),有(yǒu)时紧(jǐn)实度不均匀比砂型整体松软的危(wēi)害更大。 

    (2)砂(shā)型修补不良。砂(shā)型(xíng)修补面粗糙疏松,会(huì)引起机械(xiè)粘(zhān)砂(shā);修型过度或修补部位水分过高,也会造成金属液沸腾而引起(qǐ)机械粘(zhān)砂。 

    (3)补(bǔ)砂不良的部位毛(máo)糙、疏松,会发生机械粘砂。 

    (4)砂型涂料不匀(yún)或不足。 

    (5)表干型的涂料(liào)干(gàn)燥不(bú)匀或(huò)未充分烘干。 

    (6)脱模液用(yòng)量过多(duō)会(huì)削弱砂型表面强度,促成金属液(yè)沸腾而产生(shēng)铸(zhù)件机械粘砂(shā)。 

    (7)砂型涂料的波美度(dù)太低,涂料就(jiù)会被砂型(xíng)吸入,因而发生涂料掉皮、掉屑或(huò)剥落而(ér)造成机械粘砂。 

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

    (9)冷热(rè)材料(砂芯、砂型、芯(xīn)撑、冷铁等)接触到(dào)一起(qǐ)。冷热材料相遇,会(huì)使(shǐ)水分凝聚。水分能引(yǐn)起(qǐ)沸腾(téng)型机械粘(zhān)砂,同时大幅增加氧化物的生(shēng)成(chéng)速度(dù),随后便会(huì)发生金属氧化物的渗入。这是(shì)产生机(jī)械(xiè)粘砂的(de)一般原因,也是高压造型(xíng)产生机械粘砂(shā)的主要原因。 

    8、金属成分

    (1)易于形成流动性(xìng)好的金属(shǔ)氧化物,流(liú)动(dòng)性好的金属比(bǐ)表面张力高或粘稠(chóu)的金属更容易引起机械粘砂。 

    (2)合金中含有低熔点成分,如铅(qiān)青铜(tóng)中的铅就容易引起机械粘砂。因为铅比母体金属温(wēn)度还低很多(duō)时仍然处于流动(dòng)状态。 

    (3)需要高温(wēn)浇注的(de)合(hé)金。由(yóu)于合金流动性好(hǎo),容易产生机械粘砂。此外,因浇注温度(dù)高,加(jiā)速(sù)了(le)氧(yǎng)化物的生成速度,故更具(jù)有形成氧化性机械粘砂的(de)倾向。 

    9、浇注

    (1)浇注温度过高时,不但(dàn)会(huì)使金(jīn)属液流动性提高,还会使金属液(yè)迅速氧化,因而加速(sù)了氧化性机械粘砂的发生。 

    (2)浇包抬(tái)得过(guò)高和上箱过(guò)高一样,会形(xíng)成过高(gāo)的金属压头,促(cù)使金属或金属(shǔ)氧化物进入砂型的孔隙(xì)中。 

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