鑄件粘砂
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-04
鑄件粘砂的實例教程
鑄件粘砂不僅影響鑄件的外觀質量，甚至引起報廢。因此，對鑄件的粘砂必須引起足夠的重視，以提高產品出品率。那應該如何防止鑄件粘砂呢？
“治病”當然要找到根源，首先我們先來看一下鑄件粘砂的原因
1、足夠的壓力使金屬液滲人砂粒之間較高的金屬液靜壓力頭。即由鑄件澆注高度和澆注系統形成的壓力。如該壓力超過砂粒間隙之間毛細現象形成的抵抗壓力。即尸毛=QcosO/r，式中P毛為毛細壓力；為金屬液表面張力；e為金屬液毛細管的潤濕角；r為毛細管半徑。就會形成機械粘砂。靜壓力頭超過500 mm，鑄造用砂又較粗，多數會產生機械粘砂，除非上涂料。上式亦說明：越大，即砂粒粒度越粗，尸毛越小，即較易產生機械粘砂。
2、金屬液在鑄型內流動形成的動壓力。
3、鑄型“爆”或“嗆”。即鑄型澆注時釋放的可燃氣體與空氣混合并被熾熱金屬液點燃所形成的動壓力。
4、機械粘砂一經開始，即便壓力減小，金屬液滲透還會繼續進行，直到滲透金屬液前沿凝固。即金屬液溫度低于固相線溫度，滲透方可停止。
5、化學粘砂最通常的原因是濕型和制芯用原材料耐火度、燒結點低;石英砂不純;煤粉或代用品加人不足;沒有使用涂料或使用不當;澆注溫度過高;澆注不當致使渣子進人鑄型等因素造成。
容易造成粘砂的原因找到了，接下來我們就來說一下如何防止！
1、預防機械粘砂可采用如下措施
1)避免較高的金屬液靜壓力頭;在滿足鑄件補縮條件下冒口高度不要過高;避免澆包處于高位直接澆到直澆道內，必要時可利用盆形澆口杯緩沖一下金屬流，并形成恒高靜壓力頭。
2)盡量使用粒度較細、的鑄造用砂。
3)砂型應緊實良好。’機器造型不可超載，供給造型機的壓縮空氣應保持規定壓力，避免使用過濕或存放期過長的型砂，因難以緊實，芯盒通氣孔(塞)不得堵塞;采用樹脂砂造型和制芯不能僅靠型砂的良好流動性，要保證緊實，必要時輔以震動。
展開 針對車間離合器殼體鑄件粘砂問題，根據車間生產情況分析其產生的可能原因，利用質量分析方法，繪制離合器殼體鑄件粘砂問題因果圖，制定措施并在生產中驗證，確定導致鑄件粘砂關鍵因素，改進生產工藝，降低了鑄件廢品率。
一、引言
車間離合器殼體采用濕型砂工藝鑄造，砂芯采用覆膜砂工藝制芯，鑄件返拋率高達30%，且其中10%的粘砂鑄件因粘砂嚴重不能清除而報廢。報廢的粘砂鑄件粘砂部位包括內腔及鑄件外表面，通過常規的補刷涂料、提高煤粉含量的措施也未能改善粘砂狀況。
二、粘砂機理
鑄件粘砂大致可分為機械粘砂、化學粘砂、爆炸粘砂、熱粘砂[1]。機械粘砂又稱為金屬液滲透粘砂，是由液態金屬通過毛細管滲透或氣相滲透方式鉆入型腔表面砂粒間隙，在鑄件表面形成的金屬和砂粒機械混合的粘附層。兩種力的對比和變化決定了鑄件機械粘砂傾向，即必定有一種力促使液態金屬滲入砂型孔隙， 一種力阻止滲入。滲透動力, 即促使金屬液滲入砂型孔隙的力, 主要是金屬液對鑄型的動壓力和靜壓力；滲透阻力, 即阻止金屬液滲入砂型孔隙的力，主要有兩種： 一是砂型孔隙的阻力, 一是砂型孔隙中的氣體壓力(也稱背壓)。化學粘砂就是高溫金屬液可能被氧化生成金屬氧化物，主要產物是FeO，氧化鐵與和鑄型中SiO2相互產生化學反應, 生成硅酸亞鐵，因其熔點低，易粘附在鑄件表面上造成粘砂。爆炸粘砂形成原理是：金屬液在澆入砂型后沖擊型腔表面形成高壓，迫使金屬液鉆入型砂空隙。
展開 覆膜砂鑄造砂眼_氣孔_粘砂_的等缺陷原因及解決方法
傳統的鑄造涂料只是在鑄件和鑄型中間起到阻擋隔離作用，達到防粘砂目的，但普通鑄造涂料高溫下由于附著力差、強度低、耐火差、發氣量大，容易造成鑄件產生粘砂、砂眼、氣孔、碳渣等缺陷。鑄件粘砂是因為涂料沒有有效起到阻擋隔離作用，或涂料與高溫金屬液體發生化學反映。
1.涂料附著力差：填砂震動時造成涂料剝落，引起鑄件粘砂，
2.涂料膨脹系數大：與高溫金屬液體接觸時涂料受熱體積膨脹脫離鑄型導致鑄件粘砂。
3.高溫液體金屬被氧化與涂料和鑄型發生化學反應生成金屬氧化物，對涂料和型砂都有極強的粘結性，能夠將型砂牢固粘附在鑄件表面上形成一系列的低熔點化合物〔在鑄件厚壁及轉角處等，低熔點物更多，粘砂層更后），造成鑄件粘砂，有時雖未產生粘砂，但在鑄件表面粘附上一層難以清除的涂料，及產生粘灰。
鑄件砂眼：
1．鑄型內有掉入的砂子。
2，涂料強度低，耐火差，經不住高溫金屬液體的沖刷，型砂被卷入鑄件。鑄件氣孔產生的原因很多，最常見的就是因為鑄型中存在較多發氣量大的物質，發氣速度快，涂料或被砂透氣性差，氣體未及時排除所致。研制的新型鑄造涂料是在傳統鑄造涂料基礎上加以改進，調整，高溫下不開裂，不脫落，強度高，并且能有效防止高溫液體金屬氧化，與鑄型和高溫液體金屬接觸過程中不起化學反應。同時能預防氮、硫、碳等氣體的產生。從而徹底解決:鑄件粘砂，鑄件砂眼，鑄件粗糙，鑄件氣孔，鑄件夾雜〔渣〕，球磨鐵變異，鑄鋼滲硫裂紋，增碳缺陷等。
殼型鑄造方法生產的鑄件尺寸精度高,表面粗糙度低,可節省大量的金屬切削消耗和機加工工時,并且由于型砂用量和造型方法的改變,為鑄造生產的機械化和自動化創造了條件,因而特別適用于生產批量較大、精度要求較高的鑄件。
展開 覆膜砂鑄造在鑄造領域已有相當長的歷史，鑄件的產量也相當大；但采用覆膜砂鑄造生產精密鑄鋼件時面臨很多難題：粘砂（結疤）、冷隔、氣孔。如何解決這些問題有待于我們去進一步探討。
一、對覆膜砂的認識與了解（覆膜砂屬于有機粘結劑型、芯砂）
（1）覆膜砂的特點：具有適宜的強度性能；流動性好，制出的砂型、砂芯輪廓清晰，組織致密，能夠制造出復雜的砂芯；砂型（芯）表面質量好，表面粗糙度可達Ra=6.3～12.5μm，尺寸精度可達CT7～CT9級；潰散性好，鑄件容易清理。
（2）適用范圍：覆膜砂既可制作鑄型又可制作砂芯，覆膜砂的型或芯既可互相配合使用又可與其它砂型（芯）配合使用；不僅可以用于金屬型重力鑄造或低壓鑄造，也可以用于鐵型覆砂鑄造，還可以用于熱法離心鑄造；不僅可以用于鑄鐵、非鐵合金鑄件的生產，還可以用于鑄鋼件的生產
二、覆膜砂的制備
1．覆膜砂組成
一般由耐火材料、粘結劑、固化劑、潤滑劑及特殊添加劑組成。
（1）耐火材料是構成覆膜砂的主體。對耐火材料的要求是：耐火度高、揮發物少、顆粒較圓整、堅實等。一般選用天然擦洗硅砂。對硅砂的要求是：SiO2含量高（鑄鐵及非鐵合金鑄件要求大于90%，鑄鋼件要求大于97%）；含泥量不大于0.3%（為擦洗砂）--[水洗砂含泥量規定小于；粒度①分布在相鄰3～5個篩號上；粒形圓整，角形因素應不大于1.3；酸耗值不小于5ml。
（2）粘結劑普遍采用酚醛樹脂。
（3）固化劑通常采用烏洛托品；潤滑劑一般采用硬脂酸鈣，其作用是防止覆膜砂結塊，增加流動性。添加劑的主要作用是改善覆膜砂的性能。
展開 由于這些作用，鑄件可能產生夾砂、砂眼、氣孔、粘砂、表面氧化或脫碳等鑄造缺陷。
1:熱作用
1）、鑄型水分遷移和鑄型強度的變化 砂型表面層中的水分受熱蒸發后，在砂型內層的空隙中凝結，并由溫度高處向低處移動，鑄型強度隨之發生變化
2）、鑄型產生膨脹和應力變形 鑄型被加熱時的膨脹和應力不僅與鑄型本身的材質、加入的黏結劑和附加物的種類有關，同時與加熱溫度、加熱速度以及膨脹時的外界條件等因素有關。當砂型表面層受熱膨脹而產生的熱應力超過水分凝聚區的熱濕強度時，砂型表層拱起開裂，是造成鑄件夾砂的主要原因。
型砂中加入煤粉、渣油、木屑等物質可提高砂型的退讓性，降低熱壓應力；采用鈉基膨潤土或將鈣基膨潤土進行活化處理可提高型砂的熱濕拉強度。
2：物理、化學作用
金屬液與鑄型之間的物理、化學作用表現為，鑄型中水分蒸發和有機物燒失、碳酸鹽分解等而產生大量的氣體；金屬液滲入鑄型表面空隙；金屬液與鑄型材料在高溫下發生化學反應而形成低熔點的化合物等。這些作用使鑄件產生氣孔、粘砂以及鑄件表面氧化或脫碳等缺陷。
1）皮下氣孔
濕型鑄造薄壁碳鋼、球墨鑄鐵和銅合金鑄件時，易在表面下1-2MM處產生直徑1-3MM、長2-10MM的皮下氣孔。
碳鋼鑄件產生皮下氣孔的原因是，鋼液與水蒸氣接觸生成氫和氧化鐵，一部分氫擴散進入鋼液，外層氫的濃度增加，氧化鐵與碳發生反應生成的一氧化碳不溶于鋼液，在凝固的金屬和夾雜物表面集聚成為氣泡的核心。鋼中的氫不斷析出，并進入一氧化碳氣核中，使氣泡沿晶體方向長大，形成下氣孔。
防止碳鋼鑄件產生氣孔的方法是，鋼液充分脫氧、去氣；加鋁脫氧時，鋁量要有適當余量；嚴格控制型砂的水分，必要時采用干型或表干型。
2）粘砂
按鑄件表面粘砂形成過程的不同，可分為機械粘砂、化學粘砂和熱粘砂。實際上，鑄件表面粘砂往往同時具有這三種類型的粘砂特征。
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采用砂型離心鑄造時，也要注意液體金屬對型壁具有太大的離心壓力而引起鑄件粘砂脹砂等的缺陷。
2）離心鑄造用鑄型
離心鑄造時使用的鑄型有兩大類，即金屬型和非金屬型。非金屬型可為砂型、殼型、熔模殼型等。由于金屬型在大量生產、成批生產時具有一系列的優點，所以在離心鑄造時廣泛地采用金屬型。
臥式懸臂離心鑄造機上的金屬型按其主體的結構特點可分為單層金屬型和雙層金屬型兩種。
1.涂料附著力差：填砂震動時造成涂料剝落，引起鑄件粘砂，
2.涂料膨脹系數大：與高溫金屬液體接觸時涂料受熱體積膨脹脫離鑄型導致鑄件粘砂。
注：白模涂層必須等第一遍完全干透才能進行下一遍工作，否則容易造成鑄件粘砂起皮現象。
消失模干粉涂料使用簡單，運輸方便，便于儲藏，成本低，效果好。加水攪拌即可使用。降低了工人操作難度。并且提供各種材質的骨料粉（客戶加輔料進行配制）為企業大大節省了涂料成本，還可進行消失模技術指導，可根據用戶需求進行特殊產品研發。
在之前溝通過程中，一度改為 70/140原砂，透氣性降為～140，用于細砂沒及時補充，又使用了 50/100原砂兩天，型砂透氣性又恢復到 170，剛好轉一些的鑄件，粘砂情況又加劇，同時抓型砂手感煤粉量不多，且鑄件粘砂較重，做型砂的發氣量只有 13、14ml，而配料表中煤粉的含量為0.45%，不算太低，與實際情況不符。
如果負壓度過大，將會引起鑄件粘砂及其他缺陷的發生。
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對低碳鋼鑄件的澆注，應盡可能采用底注式澆注方法進行澆注，使澆注鋼水的充型流動平穩，模樣熱分解產物能順利進入集渣腔或冒口中，從而降低和減少模樣熱分解產物中液相和固相的接觸反應時間，降低和消除增碳機率。
覆膜砂鑄造在鑄造領域已有相當長的歷史，鑄件的產量也相當大；但采用覆膜砂鑄造生產精密鑄鋼件時面臨很多難題：粘砂（結疤）、冷隔、氣孔。如何解決這些問題有待于我們去進一步探討。
一、對覆膜砂的認識與了解（覆膜砂屬于有機粘結劑型、芯砂）
（1）覆膜砂的特點：具有適宜的強度性能；流動性好，制出的砂型、砂芯輪廓清晰，組織致密，能夠制造出復雜的砂芯；砂型（芯）表面質量好，表面粗糙度可達
由于大口徑球墨鑄鐵管件輪廓尺寸較大，屬于薄壁類鑄件，要求澆注溫度要高，但是在負壓的作用下高溫鐵水易滲入型砂中造成鑄件表面粘砂形成粘砂缺陷。我們根據具體的管件規格型號確定澆注溫度；一般澆注溫度控制在1420℃～1460℃。澆注時保證直澆道始終處于充滿的狀態.澆注時真空度控制在-0.040MPa～-0.045MPa，澆注時間控制在45～60秒。
在生產高合金鋼鑄件或大型鑄鋼件時，使用硅砂配制的型砂，鑄件容易發生粘砂缺陷，使鑄件的清砂十分困難。
非石英質原砂是指礦物組成中不含或只含少量游離Si02的原砂。在鑄鋼生產中已逐漸采用一些非石英質原砂來配制無機和有機化學粘結劑型砂、芯砂或涂料。
②化學法
例如鑄件粘砂，如圖3，是化學粘砂還是機械粘砂？
從鑄件的粘砂處取3—5g試樣，放在濃鹽酸中。當發生下列情況：
鹽酸中有氣泡產生，并上浮；鹽酸的顏色由透明變黃，甚至是棕紅色；反應終了，器皿的底部殘留型砂；即為機械粘砂。
在之前溝通過程中，一度改為 70/140原砂，透氣性降為～140，用于細砂沒及時補充，又使用了 50/100原砂兩天，型砂透氣性又恢復到 170，剛好轉一些的鑄件，粘砂情況又加劇，同時抓型砂手感煤粉量不多，且鑄件粘砂較重，做型砂的發氣量只有 13、14ml，而配料表中煤粉的含量為0.45%，不算太低，與實際情況不符。
