大型鑄鋼件型砂使用操作方法及防粘砂措施的研究

孫健平

（共享鑄鋼有限公司，寧夏銀川 750021）

當今鑄造行業，樹脂砂造型相對來說是比較先進的造型工藝。型砂使用過程中操作環節能夠直接影響鑄件外觀質量，也間接的影響鑄件后序焊補處理的成本，合格的操作方法能夠提高鑄件表面質量，從而使鑄件的整體質量得到保障，也穩定了鑄件鑄造生產過程中的質量要求。

1 鑄鋼件型砂的介紹及使用

面砂：主要以鉻鐵礦砂為原材料，添加液料進行攪拌后，使用在模具表面的砂子，稱之為面砂。主要的作用是硬化后強度高，耐熱性好，而且具有一定的保溫作用。由于鉻礦砂的成本較高，一般使用在鋼水直接接觸的部位；使用過程其厚度控制在50mm～70mm；添加的液料相對較多，保證其表面的硬化強度。

背砂：主要以硅砂為原材料，添加液料進行攪拌后，使用在面砂的后面以及砂箱之間的填充空間，主要作用是固定及支撐，帶有一定的保溫作用。背砂可回收率高，成本相對較低；背砂使用的液料相對于面砂較少，有一定的支撐強度即可。

對于回收以后的面砂、背砂稱為再生鉻鐵礦砂、再生硅砂，統稱為再生砂。在實際的生產過程中絕大部分使用的都是再生砂，對于鑄件質量穩定性來說，需要在再生砂中添加一部分的新砂來中和由于型砂分離過程鉻鐵礦砂損失掉的性能和強度，一般的再生硅砂的新砂加入量為5%，再生鉻礦砂的新砂加入量為20%。從可持續生產角度來說也減少了成本的浪費，從而穩定了型砂質量，確保得到好品質的鑄件產品。

2 型砂的操作方法

將型砂覆蓋在模具表面，待硬化后取出模具形成可使用的砂芯，對于半成品砂芯的型砂強度，表面質量都有嚴格的要求，所以在型砂流制過程中必須按照規范進行操作，面砂的部分直接與鋼水接觸，對其強度以及表面質量要求嚴格。只有按照工藝設計要求進行操作才會盡可能的避免后序過程中出現產品鑄件表面粘砂的缺陷，以下主要介紹面砂的操作過程及控制要點。

（1）工藝要求面砂厚度保證在50mm～70mm；

（2）面砂的緊實度要求在88HR以上（使用干性硬度計測量型砂緊實度），如圖1所示；

（3）面砂緊實操作最主要靠的是員工的雙手在面砂流制過程中進行拍打緊實；對于人手觸及不到的部位，需要使用緊實工具進行緊實；

（4）在流砂過程中避免面砂直接對著模具表面流，防止流砂過程損傷模具表面，造成半成品型砂粘模具現象出現；

（5）面砂流制過程要少流，多緊實。保證面砂覆蓋模具表面的部分都已用手或是緊實工具拍打緊實到位，保證半成品強度符合工藝要求，避免出現虛坑或未緊實到位的地方，防止后序出現粘砂現象。

以上的操作方式方法都是為控制鑄件表面質量而制定的，最主要的目的就是減少后序鑄件返修的成本浪費以及確保交付工期。在造型過程中最關鍵的就是砂芯的緊實工作，目前在大型鑄鋼件生產過程中，還不能實現自動化的緊實操作，人員的操作技能也會直接影響著鑄件的質量。由于鑄件結構及材質的不同，以上的方式方法對于一般的鑄鋼件都通用。但是對于結構復雜以及高合金的鑄件，以上的操作就無法滿足要求，下面介紹對于結構復雜以及高合金的鑄件的防粘砂操作要求。

圖1 型砂緊實度測量

3 高合金鑄件的防粘砂措施

對于高合金鋼材質的鑄件，由于其材質特殊，加入的合金元素較多，而且高合金鑄件澆注時其澆注溫度相對于普通材質鑄件要高，因此在后序打箱出來的鑄件表面粘砂比較嚴重。我公司在多年的生產過程中也發生過高合金鑄件粘砂嚴重的現象，我們從工藝以及現場的操作方法出發，得到了一套防止高合金鑄件粘砂的有效措施。

（1）對于高合金鑄件，在型砂使用上增加面砂的厚度，從原來的50mm～70mm增加到100mm～200mm，提高型砂抵抗高溫特性。

（2）增加緊實過程以及在一些粘砂最為嚴重的區域放置隔砂冷鐵，使其快速降溫凝固避免粘砂。

（3）在高合金產品造型流砂過程中放置出氣繩，加速型砂內可燃氣體迅速排出，快速降低型砂溫度。

（4）對于局部易粘砂部位在刷涂要求上增加刷涂次數，使得涂層厚度在1mm～1.5mm左右，從而提高該區域的耐熱性。

4 結論

粘砂是鑄造生產過程中相對比較好控制的一種缺陷，從理論上說每個鑄件由于結構不同、受熱不同等因素，或多或少都會有粘砂現象的發生，通過對樹脂、固化劑的配比以及在新砂加入量上的調整，我們得到了一種相對穩定的型砂，可以有效的控制或是減少鑄件粘砂，從而改善鑄件表面的外觀缺陷，減少了后序清理的工作量，間接的提升了鑄件的整體質量。