垂直分型无箱射压造型线应用中的几个工艺问题

垂直分型无箱射压造型线应用中的几个工艺问题

一、前言

最近30年来，从通过机械化、自动化以求提高劳动生产率，到着重于降低生产成本和提高铸件的尺寸精度，粘土湿砂造型技术有了重大的发展。

目前，又进一步以实现铸造产品的近净形化和改善作业环境为目标，并取得了可喜的进展。

现代粘土湿砂造型工艺和设备是多种多样的，并各有所长，但其共同的特点则是制造高紧实度的铸型、提高生产率和降低造型作业时产生的噪音。

垂直分型无箱挤压造型机是有代表性的现代造型设备中的一种，尤适用于生产小型和中等偏小的铸件，已为世界各国广泛采用。到目前为止，我国采用此类造型设备的铸造厂估计在100家以上。

为使造型设备充分发挥其能力并保证生产高质量的铸件，一切工艺措施和控制都应从设备的特点出发。以下就型砂、模具和浇注系统等三方面，对若干要点加以评述，供有关铸造厂的人员参考。

二、型砂

型砂是影响铸件质量的重要因素之一，型砂控制是铸造厂生产过程控制中的重要环节。

1、对原材料的要求

（1）原砂

垂直分型无箱造型工艺和类似的射压造型工艺，对原砂的粒度并无特别严格的要求。

但是，为使铸件表面粗糙度较细，一般不宜采用太粗的原砂。铸型的尺寸愈大，则浇注时铸型中的静压头愈高，为减轻粘砂倾向，反而应采用稍细一些的原砂。我国铸造工人往往持一种似是而非的观点，以为铸件大些就应该用较粗的砂，实际上是不合适的。

对于较小的机型，建议采用平均粒度为0.14~0.20mm的原砂。按我国标准GB9442-88，约相当于15组的原砂，按JB2488-78，则相当于约75/150，且偏粗的原砂。

对于较大的机型，建议采用平均粒度为0.14~0.18的原砂，按我国标准GB9442-88，约相当于15组偏细的原砂，按JB2488-78，则相当于约75/150，且偏细的原砂原砂的粒度分布，以集中于3~4筛者为好。

对原砂的颗粒形状，一般不作限定，但是，对于有深砂台、脱模困难的铸型，则应采用圆形的原砂。用圆形砂配制的型砂，其脱模性能比用多角形原砂都好得多。

含量一般应在用于制造铸铁件的原砂，烧结温度应不低于1400℃。与此相应，其SiO

2

90%以上，个别情况下，可允许降到85%。生产铸钢件时，原砂的SiO

含量一般应不低于96%。

2

原砂的含泥量应在0.5%以下，这对控制型砂的总含泥量是有益的。

（2）膨润土

钠膨润土有很多优异的性能，如膨润值高（用以配成的型砂有较好的抗夹砂能力），热稳定性好（铸型浇注后，型砂中的膨润土因受热而成为死粘土的份额较少，即膨润土的耐用性好）等，都是钙膨润土所不及的。

但是与钠膨润土相比，钙膨润土也有不少长处，如：用钙膨润土配砂时所需的混砂时间较短，型砂的湿抗压强度较高，型砂的流动性较好，铸型浇注后落砂性能较好等。

因此，不能笼统地说钠膨润土比钙膨润土好，要视具体情况和特定要求有分析地选用。即使在钠膨润土资源丰富的美国，采用粘土湿砂工艺的铸造厂，一般也不全用钠膨润土，通常多同时采用两种膨润土，适当地配用，以各取其所长。

对于制造高紧实度的铸型，型砂的流动性和浇注后的落砂性能是十分重要的，选用钙膨润土作粘结材料显然是适宜的。特别是垂直分型无箱造型设备，每一造型循环终了，都要经过刚制成的铸型推动线上的一组铸型前进，故要求型砂的湿抗压强度高。新型设备两侧装有夹紧板，将一组铸型夹紧后推进，不由铸型推动铸型，采用这种方式，也对铸型强度有很高的要求。在此种条件下，采用钙膨润土就更有其独到之处。

在我国目前尚缺乏钠膨润土的条件下，建议选用质量优良、性能稳定的钙膨润土作型砂粘结剂。具体要求是：

蒙脱石含量不应低于75%；

水分不高于12%；

95%（重量）以上能通过0.075mm的标准筛；

膨润质（或胶值价）和试样的强度性能稳定；

吸蓝量数值稳定。

（3）煤粉

型砂中的煤粉应符合以下要求：

灰分≤10%；

水分≤3%；

挥发分 30~40%；

含硫量≤1%；

关于煤粉的粒度要求，我国机械行业标准JB/T9222-1999中规定：“应有95%以上的颗粒通过0.106mm的筛孔”。实际上，采用这种细粉的负面作用很多，最好采用粒度在0.425mm筛和0.075mm之间的粒状煤粉，以不同的粒度级配适应不同的生产条件。

2、对型砂性能的要求

此种造型设备所用的型砂，对其性能的要求是由此种工艺的特点所决定的。在许多方面都不同于一般使用的粘土湿型砂。确保型砂性能符合要求，是保证铸件质量并使设备在良好的状态下运行所必需的。

为确保型砂的质量稳定、一致，还需严格规定各项性能的检测频次。

（1）型砂的性能

各种型号的造型设备对型砂性能的要求基本上是相同的，但是，制造的铸型尺寸不同，性能要求也随之小有差别，见表1。

表1 造型设备对型砂性能的要求

（2）各项性能的检测频次

根据型砂性能检测的常规和应用此种造型设备的经验，作如下规定。每小时检测一次的项目：

可紧实性；

湿抗压强度；

水分。

每一工作日检测一次的项目：

活性膨润土含量；

湿抗拉强度可抗劈强度；

透气性。

每周检测一次的项目：

含泥量；

灼烧减量；

挥发分；

基砂粒度（积累数据，供分析研究用）。

3、对一些主要性能的说明

（1）可紧实性

粘土湿型砂的可紧实性直接反映型砂的混制程度，其测定方法简便，可得到量化的数据以代替手感，是广泛采用的控制型砂性能的重要指标之一。

测定方法参见图1。

使型砂通过3mm的筛网松散地填入Φ50mm，高100mm的试样筒，将试样筒上端的余砂用刮板刮去，然后用压头给型砂施以1MPa的压力或用标准重锤打击3次，测定试样筒内型砂经紧实后高度下降的毫米数。由于试样筒高100mm，这一读数也就是其高度下降的百分数，即可坚实性数值。

在不同的造型条件下，对型砂可紧实性的要求是不同的。

用射压造型机造型时，填砂空间的容积是固定的，压实时压头的行程基本上也是一定