垂直分型无箱射压造型线应用中的几个工艺问题Word下载.docx
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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~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~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。
用于制造铸铁件的原砂,烧结温度应不低于1400℃。
与此相应,其SiO2含量一般应在90%以上,个别情况下,可允许降到85%。
生产铸钢件时,原砂的SiO2含量一般应不低于96%。
原砂的含泥量应在%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,最好采用粒度在筛和之间的粒状煤粉,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
型砂性能
不同型号设备要求的指标
铸型尺寸较小的设备
铸型尺寸较大的设备
湿抗压强度(kPa)
167~206
216~245
湿抗拉强度(kPa)
>
湿抗劈强度(kPa)
透气性
50
可紧实性(%)
40±
5
水分
不具体限定,以保证可紧实性符合要求为原则
含泥量(%)
11~13
11~14
活性膨润土含量(%)
7
8
挥发分(%)
~
925℃的灼烧减量(%)
(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的。
如果型砂的可紧实性太高,则会出现压头加压行程已经到位而铸型仍未达到预期紧实度的情况,这就会导致铸件上产生冲砂或粘砂等缺陷。
用垂直分型造型机造型时,虽然射砂后压实的行程并不固定,而是以一定的压强压实铸型,但是,即使在此种情况下,型砂的可紧实性太高,除导致铸型厚度减小外,也会使铸型的紧实度降低,在砂台部位及射砂的盲区尤为显着。
按照实际生产经验,型砂可紧实性的指标最好是40±
2%。
在实际生产条件下,将可紧实性控制在如此窄的范围内是有困难的,但无论如何都应控制在40±
5%的范围内。
如果回收旧砂的温度、水分变化较大,混砂条件又不尽相同,则型砂自混砂机放出后,在输送及存贮过程中,其可紧实性会有颇大的改变。
通常,在铸造厂的生产条件下,型砂自混砂机放出后,在用皮带输送器送到造型机的过程中,可紧实性的数值会因输送距离不同而降低3~6个单位,如旧砂温度太高,还可能降低6~10个单位。
如果型砂的水分太高,也有在型砂输送过程中可紧实性增高的情况。
如果铸造厂在混砂机放出口取砂样检测型砂的可紧实性,并控制其值在40%左右,实际上进入造型机的型砂的可紧实性,却可能与规定值有颇大的差别。
这样,从记录上看,型砂的可紧实性符合要求,而实际上造型所用的型砂却是不合格的。
不少铸造厂对此种情况未予注意,这往往是铸件产生冲砂或粘砂等缺陷的原因。
因此,铸造厂应规定在造型机上方取样测定型砂的可紧实性,并控制其值符合表1的规定。
如果受条件的限制,只能在混砂机放出口取样,则控制值的具体数据应由多次试验求得,务使进入造型机的型砂的可紧实性符合表1的要求,且应经常校核。
(2)湿抗压强度
采用此种造型设备时,型砂的湿抗压强度应比一般的粘土湿型砂高很多。
这里,决定的因素不是铸型脱模所需的强度,不是铸型耐受搬运所需的强度,也不是浇注时耐受液态金属作用所需的强度,而是型块传送过程的需求。
在造型线上,全部铸型(包括浇注带上和冷却带上的铸型组)的运行,是通过制成的型块推动的,型块所受的压力甚高,故型砂必须有相当高的湿抗压强度。
可以根据浇注带的长度、型块的尺寸,在浇注带上推动时的磨擦系数、冷却带的长度、推动冷却输送器所需的力、型块实际可承受压力的面积(型块截面积减去其中空腔的投影面积)核算型砂应具有的湿抗压强度。
由两侧夹紧板夹紧后推动,铸型也要承受夹紧板的压力。
(3)水分
粘土湿型砂中,实际上起粘结作用的是粘土和水经调制而成的膏状物质,水分是使粘土具有粘结能力和可塑性的要素。
加入不同量粘土的湿型砂,得到峰值的水分是不同的,见图2。
图2型砂的水分对其湿抗压强度的影响
1--加膨润土%2--加膨润土10%
如果将型砂中的水分换算为粘土膏的水分,则无论型砂中粘土含量如何,强度峰值所对应的粘土膏的水分基本上是相同的。
图2中数据换算后的情况见图3.
图3型砂粘土膏的水分对型砂湿抗压强度的影响
当水分很少,不足以充分浸润膨润土时,水分增加有利于粘土膏的形成,型砂的强度也随之提高。
水分增加到刚能完全浸润膨润土时,全部膨润土和水成为粘稠的粘土膏,涂布于砂粒表面,型砂的强度达到峰值。
超过这一点后,继续增加水分,则粘土膏变稀了,粘度下降,抗剪强度下降,型砂的强度也随之急剧下降。
试验证明,用膨润土配制湿型砂时,在常规加入范围内,不管膨润土加入量如何,型砂湿抗压强度峰值大致都出现在粘土膏的水分为25%时(参见图3),即含水量和有效粘土含量之比大体上是1:
3。
采用此种造型设备时,基本上应使型砂的湿抗压强度在峰值附近,所以,水分大致上应是型砂中有效膨润土含量的三分之一。
型砂中含有死粘土,还要增加一点为死粘土所吸收的水分。
水分为上述值时,型砂比较松散,流动性良好,也容易控制可紧实性在规定的范围内。
死粘土所吸收的水分见下节。
(4)活性膨润土含量
活性膨润土是相对于受热后失效的死粘土而言的。
铸型浇注后,靠近铸件的型砂受热,其中部分膨润土因脱除了结晶水而失去粘结能力,成为惰性的粉状物质,通常称之为死粘土。
死粘土是多孔性物质,因有毛细管作用,吸水能力很强,其所需的水量大约是其量的20%。
规定型砂中的活性膨润土含量,是为了保证型砂有必要的强度和较好的抗夹砂能力。
如只从满足强度要求来考虑,型砂中的活性膨润土含量,是可以低于规定值的。
规定活性膨润土的最低含量,更重要的是为了确保型砂有足够高的抗夹砂能力,以免铸件上出现膨胀缺陷(夹砂或鼠尾纹)。
所以,不可以用“型砂的强度够高”作为容允活性膨润土含量不足的借口。
死粘土没有吸附能力,故可以用吸附亚甲基蓝的方法测定型砂中的活性膨润土含量。
(5)湿抗拉强度和抗劈强度
评定型砂的粘结状况,最直接的办法是测定其抗拉强度。
抗拉强度值只决定于型砂粘结的强弱,可以综合地反映紧实状况(粘结桥的数量)。
粘结剂的分布和粘结剂对砂粒的附着等因素,基本上不受砂粒形状的影响。
但是粘土湿型砂的抗粒强度值很低,不及其抗压强度1/10,测定时对操作者的要求甚高,稍一不慎,就会导致很大的误差。
而且,一般的型砂强度试验机不能用来测定抗拉强度,需配备专用的装置。
实际上,生产现场很少测定湿抗拉强度,多用于研究工作。
粘土湿型砂的湿抗劈强度值与湿抗拉强度值有很好的相关性,且其试验筒简便易行,可用生产条件下的型砂强度试验机测定,因而,可以用湿抗劈强度试验机代替湿抗拉强度试验。
测定湿抗劈强度的情形见图4.
用Φ50×
50标准圆柱体试样,横
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