湿型砂的检测要求与质量控制

湿型砂的检测要求与质量控制—转载
鉴于有许多铸造企业仍然对型砂的质量要求很模糊，本人特意根据相关的资料整理了这份文章，没有复杂的理论，以供同行参考
为了保证湿型铸件表面质量，有必要对所使用的型砂的性能进行一体了解，而不是偶尔检测一下型砂的几种性能，尽可能的确定铸件缺陷是由哪个型砂性能不足引起的，以减少损失。
湿型砂检测项目
1、含水量
型砂含水量高，铸件的小孔、气孔、呛火、胀砂、夹砂、水爆开粘砂等缺陷增加。在保证型砂的使用性能的前提下，应尽可能降低水分。一般在造型机处含水量在2.5—4.0%之间，手工造型可以再放宽一点，紧实率/含水量的比率应控制在10--12:1。
型砂的含水量只是型砂中所含自由水的数量，并不反映型砂的干湿程度。如果型砂含有大量吸水粉尘，那么含水量高达5%，可能型砂还会显得太干，起模困难，这在许多中小型铸造企业都存在这种情况，一方面是没有人去管理，有些企业型砂反复使用10多年，连简单的除尘都不做，一方面是因为用的原材料不好，原砂是就近购买，膨润土和煤粉也没有什么要求。
2、紧实率
型砂的干湿程度可以用紧实率来表示。无论型砂的粉尘含量多少，它都有一个适宜的紧实率，只是含水量不同。一般手工造型紧实率控制在46%左右，射压、挤压、静压造型紧实率控制在30—40%，夏季略高一点。型砂检测一般宜在造型机处取样，在混砂机处取样应补偿运输和储存过程中的水分流失。有些高压造型或气冲造型的砂型，3次锤击的试样并不能代表实际生产情况，有时候可能需要经过10次之多的锤击制样，具体应做对比确定次数，由此制作的试样其他方面的数据也会有明显变化。
3、透气率
型砂必须具有良好的透气能力，以免浇注过程中发生呛火和铸件产生气孔缺陷。透气能力也不能过高，否则会造成铸件表面粗糙和机械粘砂。大多数型砂要求透气率在80—140，手工使用的面砂透气率可以低至60。
4、湿压强度
目前国内的试样筒工作表面粗糙，耐磨性差，较易磨损，使测得强度值偏低，透气率偏高，制样器不宜放置在木桌上，在水泥台上也需垫上6mm以上的橡胶板，否则测得的湿压强度可能会偏低25%左右。有条件的可以自己制作试样筒，工作表面硬度HRC65—70，表面粗糙度Ra≤0.20μm。
具体造型时需要的湿压强度，丹麦DISA挤压线推荐200±20Kpa,德国BMD和瑞士GF推荐180--220 Kpa，东久公司推荐无箱射压110—140 Kpa，新东公司水平无箱射压推荐80--140 Kpa，具体还得根据铸件的厚薄程度作适当调整。
5、湿剪强度
型砂的起模性能好坏并不能用湿压强度来说明，一般认为起模时砂型边缘的破损主要是由于与模样摩擦产生的剪切应力超过型砂的抗剪强度。
湿剪强度推荐控制在30--50 Kpa。
6、湿拉强度
DISA挤压线湿拉强度推荐20--25Kpa，BMD公司推荐26--36 Kpa，但一般的铸造公司没有条件检测，它必须用专门的试验机或型砂热湿拉强度试验仪来检测。
7、湿劈强度
湿劈强度的读数误差非常大，所以应用不普遍。推荐的数值是30--35 Kpa，湿劈强度×0.65≈湿拉强度。但据研究发现湿劈强度能敏感地反映出型砂中的死土含量，有条件的话还是要检测。
8、有效煤粉量
型砂中加入合适的煤粉，除了可以防止粘砂和改善铸件表面光洁程度以外，所产生的还原性气体可以防止铁水氧化，使已有的氧化物还原，能减少球墨铸铁生成反应性皮下气孔。测定型砂中的有效煤粉量，一般靠测定灼烧减量、挥发份来推导。649°时挥发份在1.5—2.5%，982°时灼烧减量在3.0—4.5%煤粉含量比较适宜。有发气量测定仪的可以测发气量来推算煤粉含量，有效煤粉量控制在4.0—6.0%。
9、有效膨润土含量
膨润土在型砂中遇铁水在500℃以上时，迅速失去晶格水而使蒙脱石结构遭到破坏，变成失去粘结力的死粘土，在800℃以上时膨润土几乎都烧结粘牢在砂粒表面，使砂粒鱼卵石化。型砂中死粘土及其他粉尘含量多而有效膨润土量少，仍然会使湿压强度比较高，但型砂变脆，起模性变坏，透气性下降，同等的紧实率下含水量提高，铸件易产生夹砂、冲砂、砂眼、气孔和小孔等缺陷。所以必须检测型砂中的有效膨润土含量，通常用吸蓝量法。注意不可使用低纯度的生物染色用亚甲基蓝，不要将亚甲基蓝烘干或将亚甲基蓝溶液长时间放置在白色透明玻璃瓶中。
DISA公司2013型挤压造型机要求型砂有效膨润土含量＞7%，2070型要求＞8%。BMD公司要求型砂有效膨润土含量7—9%，还有一些公司要求8—10%。为排除不同的膨润土质量的影响，可以直接用吸蓝量代表有效膨润土含量，如果亚甲基蓝溶液浓度为0.2%，要求吸蓝量55—63ml.
有效膨润土并不能全部发挥粘结作用，它的利用率和混砂时的加料顺序及混合强度有关，混砂时消耗的功率要足够，在1,6kwh以上，混砂机经常清理干净并维护。
10、热湿拉强度
在用湿型砂浇注厚大铸件时，因为热湿拉强度不足，砂型表面受铁水的烘烤，石英砂受热膨胀，砂型的表面层(3-5mm)将向外拱起脱离砂型本体，进而翘曲开裂，在铸件表面形成夹砂、结疤、沟痕、鼠尾等缺陷。DISA公司挤压造型型砂推荐热湿拉强度＞2.0Kpa。原砂含SiO2高，型砂的热湿拉强度可以再高一点。
11、含泥量
型砂中的含泥量是指型砂中所含直径小于20μm的颗粒，包含膨润土、煤粉及灰分。灰分包括失效的膨润土、煤粉，混砂原材料带来的粉尘，硅砂颗粒破碎的细粉。推荐的型砂含泥量为9—14%，测旧砂的话应再低1—3%。检测时称量的天平感量低为1/100g，洗砂杯要用专项使用的600ml耐热烧杯，煮沸时间＞5min可以不用搅拌。
12、粒度
型砂检测含泥量后烘干的颗粒可用铸造标准筛进行粒度分析。型砂的粒度不应过分集中在一两个筛号上，否则粗粒和细粒之间不能充分镶嵌，使型砂强度偏低，透气率偏高，容易产生砂孔和机械粘砂，而且过分集中的型砂受热膨胀时间一致，更容易生成夹砂缺陷。一般应采用四筛制，四筛停留量≥85%。另外分布在底盘、270、200筛号上的颗粒通常希望保持在3—5%。
13、团块含量
型砂和旧砂中的团块可能含有：膨润土球团、硬砂块、碎砂芯、铁豆和其他杂质。团块使型砂的流动性下降，在团块周围出现空洞和散砂，使铸件上产生气孔、砂孔、粘砂、局部表面粗糙和毛刺等缺陷。检测时将砂风干称量，用孔径6mm的筛子分离，一般希望型砂中团块含量不得多于5%。
14、型砂温度
热型砂的不良影响如下：随着砂温的提高湿压强度会下降，型砂水分易蒸发，混砂的加水量难控制，容易粘附在各种表面上，粘附在模具上会造成起模困难和在铸件上出现分散的麻点及小砂眼，砂型表面的热砂易脱水，使砂型边角易碎，容易形成砂孔缺陷，热砂的水蒸气凝结在冷铁及砂芯上，使铸件产生气孔缺陷，易污染作业环境。造型时型砂温度超过45℃或比环境温度高12℃以上，即可能产生热砂问题。
15、型砂的检测频率
机械化车间型砂的检测频率建议

另外需要注意的是，混砂用的水，一是不能有杂质，否则可能使控制阀门失灵，二是不能含有电解质也就是通常说的硬水，一旦因为水的原因使型砂热湿拉强度下降而产生夹砂缺陷，型砂性能在一定的时间内是难以恢复正常的。
16、试验结果的整理
为了掌握型砂性能变化的规律，应该把每天的型砂性能数据绘成曲线图。
通过紧实率、水分、湿压强度、透气率、含泥量、有效膨润土含量数据可以综合分析型砂质量