高密度造型线的型砂性能管理

　　于凤莲 铸造技术服务平台

随着我国铸铁业的发展，对铸件品质的要求日益提高，并且由于

其他诸多因素的影响，越来越多的生产厂家安装使用了高密度造型生

产线，而高密度潮模生产线对型砂的质量有着严格的要求。

      对一些中小企业，在使用高密度造型线时普遍存在着两个极端的

认识误区：一是认为自动线与手工造型、一般机器造型没什么特别区

别；二是认为自动线比较高档，型砂材料要用**、全新的。这两种

想法都会给企业生产造成一定的麻烦。根据多年在企业的实践，认为

开式线型砂与手工造型的型砂相比是一种量的变化， 而自动线型砂相

对前者而言是质的变化。前者可凭生产经验、手抓、眼观来判断型砂

是否适于生产，而自动线型砂是否合格则需各种指标数据来支持， 一

般国外自动造型机对型砂的这些指标数据都会做规定， 有些厂家还会

规定的非常详细，国内的一部分自动造型机就无任何这方面的资料，

让一些最初接触自动造型机的铸造厂家无据可依。

自动造型线常用的指标：

1、 紧实率 33～42%：是一个表示型砂相对干湿程度的指标，

不管型砂中膨润土、煤粉和灰分的含量有多少，只要将紧实率控制在

要求的范围内，手感干湿程度就处于最合适状态， 它会影响到砂型的

厚度，这在垂直线生产上就比较明显。确认最终的紧实率应该在造型

机的上方，一般都是在混砂机附近取样，**做几次混砂机处和造型

机上方取样对比，找出两处紧实率的系统差别，最后确定在混砂机处

取样的数据，以方便操作。

2、 湿压强度0.12～0.2MPa：湿压强度是保证造型及浇注过程

正常进行的一个重要指标，高强度型砂可避免塌箱、胀箱、漏箱，特

别是垂直生产线砂型要推动造好的砂型向前移动， 浇注时又无砂箱协

助承受金属液的压力，会对型砂强度要求更高。如某厂一垂直生产线，

自动造型机要求型砂湿压强度 0.2～0.25MPa，一阶段其湿压强度在

0.17～0.18MPa之间，砂眼缺陷占废品的 70～80%。后经调整，湿压

强度连续几天在0.25～0.27MPa，砂眼减少，还出现连续 4天无砂眼

的情况，但气孔成倍增长。由此可见，型砂的湿压强度不是越高越好，

因湿压强度过高会使型砂透气性下降， 会使气孔缺陷上升，使成本增

加、带来落砂困难等。试验仪器的安放，会对型砂湿压强度的数据产生较大影响。有的生产厂因为各种条件限制，把仪器放置在桌子上、钢板上，特别是制样机，在锤击三下试样时，受到所放置平台的弹力影响，制出的试样

会比型砂的实际湿压强度降低约 0.05MPa。所以试验仪器要置于与地

面有刚性连结的平台上，且制样机应与其他试验仪器的放置平面断

开。

3、 透气性：水平线90～130，垂直线70～120

在生产中，追求型砂的高透气性，是很多对型砂认识不全面者的

目标。固然低透性加大铸件气孔缺陷， 但过高的透气性也会使铸件成

为废品。①一水平生产线一段出现较多气孔， 而型砂透气性一直稳定

3

在110～130，但管理者认为透气性不足高，弃用粒度 70/140原砂而

改为50/100的原砂，一周后，型砂透气性逐渐升至 150～170，铸件

表面逐渐出毛糙，到一丛一丛的毛刺，个别的铸件已无法完全清除毛

刺，恢复铸件原型了，只得判废。②一生产厂垂直生产线，型砂透气

性～130，铸件位于型砂最下端的部分毛刺丛生，当问及为什么不降

低透气性时，该产品主管认为，还不及其他生产线的透气性高。他没

有认识到垂直与水平生产线由于浇注系统在型腔的位置形式不同， 对

型砂透气性的要求不同。

4、 水份：水平线2.8～3.4%，垂直线3.3～3.7%

在生产中，水份的测定普遍存在两个问题：①使用托盘天平测定

出的型砂水份的秤量误差会高达± 0.5%，**使用感量±0.01g的电

子天平，且**称量为 200g。②烘干时，试样要完全冷却至室温时，

再称量。旧砂水份问题，自动线普遍使用活化钠基膨润土， 这种膨润土与

水混合后，达到具**的强度值需一定时间， 而型砂中有效膨润土的

80%多都存在于旧砂中，使旧砂的水份保持在型砂水份的 60%左右，

会使型砂的混碾效果更好。

5、 型砂的含坭量：水平线 10～12%，垂直线11～13%含坭量包括了有效的膨润土、 煤粉及死灰分，其中有效膨润土及煤粉在保证型砂性能的情况下，其含量是稳定的。若总含坭量升高，表明无用灰分升高，它使型砂水份升高、透气性下降、韧性下降，最快捷的定性判断含坭量高低的数据是型砂的紧实率 /水份，应在10～12。若此值＜10，则说明含坭太高了；此值＞ 12，则含坭过低了。与控制型砂的含坭量直接相关的是砂处理生产线的除尘能力， 功能好的砂处理，除尘能力强，分档比较细，一般正常生产时，每年大

调整一次，一个月即可调整到位，其余时间根据型砂含坭量的变化做小幅调整，也有相当部分砂处理除尘开在最高档次， 但含坭量总也降不下来。

6、 有效煤粉含量:一般以型砂型砂发气量来判定煤粉量是否合适，高密度造型线型砂一般 1g的发气量在16～24ml。有效膨润土含量：5～9%。

举例1：有一垂直分型自动线，生产中小型铸件，每箱 4件，有一时期下部2件，因全身长滿毛刺，不得不把浇口堵上，每型由 4件变成每型2件，在讨论铸型下部两个铸件为什么会长满毛刺时， 发现其型砂透气性为～170，而垂直线由于铸件在浇注位置是上下摆放的，铁水从上方浇进铸型，则型腔的底部会承受很大压力。而型砂透气性为170时，就意味着在砂型型腔表面的孔隙较大， 在铁水的热作用和重力作用下，高温铁水渗入了这些孔隙中，而形成了严重的机械粘砂，造成了没有其他缺陷的废品。其型砂中使用优质膨润土、煤粉，河北承德原砂，粒度 50/100。问题出在了原砂粒度上。该厂在使用承德砂之前，使用的是郑郊圃田、中牟一带的原砂，粒度为 50/100,铸件质量一直很稳定，改用承德砂后，就出了机械粘砂，且情况逐渐严重，至直堵掉两个铸件的型腔的浇口。其原因在于郑州砂 SiO 2 含量～83%，使用过程中由热作用和各种机械力作用，易破碎，且自动线型砂成份中原砂一般为 1%～2%。比例较小，使得型砂不会处于高透性状态。而承德砂的 SiO 2 ～90%，型砂粒度仍采用50/100原砂，就使型砂透气性上升至～ 170。在之前

沟通过程中，一度改为 70/140原砂，透气性降为～140，用于细砂没及时补充，又使用了 50/100原砂两天，型砂透气性又恢复到 170，刚好转一些的铸件，粘砂情况又加剧，同时抓型砂手感煤粉量不多，且铸件粘砂较重，做型砂的发气量只有 13、14ml，而配料表中煤粉的含量为0.45%，不算太低，与实际情况不符。深究原因，发现称量煤粉的电子秤上，始终有5Kg的残留量，使煤粉加入量长期处于低水平状态，在与型砂管理人员交谈过程中， 谈及为什么在透气性快速上升时，没有及时采取措施，该管理人员原先的认识是透气性越高越好，甚至有人认为一型内上部两件不粘砂是因为透气性高， 下部两件粘砂是排气条件不好所致。

举例2：某铸造车间，垂直分型生产线生产中小铸件，铸件砂眼

废品严重，型砂：

紧实率 湿压强度 透气性 水份 含坭量

27% 0.26MPa 55 3.75% 18.05%

所使用的原砂为郑州圃田，粒度为 70/140,并且所用芯子的复膜砂粒度也为70/140。紧实率过低，会降低型砂的韧性，易形成砂眼。从以上数据分析，型砂紧实率太低，说明在型砂中与其中的有效吸水物质相比，水份应提高，但此时湿压强度已经很高了，且水份处于上限，若把紧实率提高至36-37%，则强度会升高，最主要的是水份会上升很多，对控制铸件气孔极为不利。

①观察没有进行抛丸清理的

铸件，每件铸件40～50%的表面已脱离型砂，露出灰蓝色表面；②砂处

理除尘控制分为五档，当时只开在三档；③原砂短期内不会更换产地；

④膨润土加入量为 1.4%，煤粉加入量为 0.4%。综合以上原因，提如

下建议：

1.砂处理除尘开到最高档，保持最强的除尘能力；

2.膨润土加入量降至～0.9%，煤粉加入量降至不足 0.2%；

3.使用50/100原砂。

20天后，反馈信息：

紧实率 湿压强度 透气性 水份 含坭量 有效膨润土 有效煤粉

36% 0.19MPa ～60 ～3.5% 13.2% 8.3% 6.2%

其中，透气性仍然很低，是因为 70/140的原砂未用完，没有更换粗砂，且原砂的加入量极低，其他性能都比较理想，铸件质量有很大提升。

以上只是生产实践中发生的一些情况，拿出来与大家共同分享，

若能对初使用高密度造型线的同行们提供一点借鉴，就非常值得了。

转自：铸造技术服务平台

上一篇：铸造浇注机

下一篇：球墨铸铁件无冒口铸造工艺研究‍