大型铸钢件散砂控制研究

马瑞

摘要： 介绍了大型铸钢件型腔内散砂产生的原因，从工艺设计和现场操作两方面，总结大型铸钢件的散砂控制要点，减少铸钢件表面的砂眼缺陷，提高铸件表面质量。

Abstract： This paper introduces the cause of loose sand getting into the cavity of large cast steel， and from the two aspects of process design and site operation， sums up control points of the loose sand in large steel castings， reducing blowholes on the surface of steel castings， and improving the surface quality of the castings.

关键词： 大型铸钢件；砂眼；散砂

Key words： large steel castings；blowhole；loose sand

中图分类号：U465.1+2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）31-0110-02

0 引言

散砂控制是为了提高铸件表面质量，减少铸件出现内、外部缺陷的几率，是浇注前合箱过程控制的重点之一。型腔内的散砂会导致铸件内、外部出现缺陷，严重时还会造成铸件局部缺肉、夹砂，甚至可以直接造成铸件报废等重大质量事故。产品的工艺结构，明冒口及暗冒口的放置，出气系统的设置以及瓷管的铺设质量都是造成型腔内存在散砂的原因。本文通过对现场操作、工艺问题造成的散砂不合，以及铸件所表现出来的夹砂、砂眼等缺陷分析，总结出型腔内散砂控制的具体措施。

1 型腔内存在散砂的原因

散砂，是遗留在型腔内没有被清理干净的型砂。现代铸造业大多使用树脂砂作为造型的原辅材料，在操作过程中会发生散砂进入型腔的现象。

浇注系统铺设要求在型砂完全硬化前完成，铺设过程中会有少量型砂粘连在手套上或者瓷管壁上，如果没有及时发现，这些粘连的型砂随着操作进入到型腔。暗冒口出气系统与型腔连通，合箱时，如果暗冒口出气口未覆盖好，型砂常常会通过暗冒口出气系统进入型腔。而在清理型腔时，操作人员鞋底会带入散砂，甚至移动上箱的过程也会将型砂带入型腔。合箱完成后，如果上箱的明冒口没有遮挡严实，周围的散砂会在烘箱过程中随着气流进入型腔。

2 散砂控制

2.1 浇注系统铺设时的散砂控制

大型铸钢件的浇注系统铺设必须在型砂未完全硬化前进行。铺设过程使用定制的瓷管进行连接，瓷管埋于型砂之下，在瓷管对接操作过程中，会有少量散砂随着操作人员佩戴的劳保手套遗留在浇注系统内。同时，整体铺设完成后覆盖型砂时再对接的瓷管间隙中也会有型砂进入。综合散砂产生的原因及造型操作特点，浇注系统铺设时的散砂控制措施如下：

①在瓷管准备时，事先进行预铺设，减少磁管在型砂中的对接次数。

②浇注系统铺设过程中，禁止操作人员佩戴劳保手套，并且准备好毛刷对瓷管进行清洁。

③磁管对接过程控制好瓷管的接缝间隙，磁管铺设完成后及时使用胶带纸封堵间隙，防止在后续流砂过程中型砂进入瓷管内部。

2.2 合箱过程中的散砂控制

芯头设计间隙过大或是过小都会在下芯过程中制造出分散砂。一些复杂的铸型（芯）下芯后，会形成视觉观察盲区，从而散砂遗留在型腔内。一般，芯头设计及合箱工序使用如下方法控制散砂：

①设计的预留芯型间隙不超过3mm，在喷涂过程中将芯头部位范围在100mm左右的区域进行涂装，增强砂芯（型）表面强度，减少下芯过程中散砂的产生。

②为了减少人员进出所产生的散砂，在下箱分型面进行涂料覆盖，固定分型面的散砂。同时要求人员进出时必须穿戴鞋套，防止将散砂带入型腔。使用合理有效的型腔清理工具，如工业吸尘器的使用可以有效地清理型腔。

④对于复杂芯型形成的视觉观察盲区，使用内窥镜或是利用镜子反射确认是否存在散砂，并及时清理干净。

2.3 合箱后、浇注前散砂的控制

合箱后在上箱有明冒口及暗冒口出气，为保证型腔的清洁度以及型腔的保温性能，在明冒口上覆盖的是石棉布，在覆盖的过程以及烘箱过程安插烘管是容易将散沙遗落到型腔内，暗冒口出气时直通到型腔的出气通道，在上箱表现为一个与冒口平齐或是略高的孔洞，由于其周围都是以型砂为基础的，在封堵过程及烘箱过程容易将其周围的散砂子遗落到型腔内。为此，在这一阶段可采取如下措施：

①上箱明冒口造型时，明冒口高度高出刮砂面至少50mm，避免铺设石棉布时冒口周围的散砂掉入型腔。

②改进暗冒口出气系统，增加出气集砂部位，使从暗冒口进入的散砂直接掉落在集砂槽内。同时，在出气口设置瓷管也可以有效地阻挡散砂进入暗冒口出气系统。

③喷涂时将冒口周围150～200mm的区域进行喷涂，以便固定冒口周围的散砂，合箱后覆盖的石棉布尺寸大于冒口周围200mm以上，可以有效地减少散砂进入型腔。

④烘箱时，先将烘机送电，打开风机通风，将其内部的杂物去除干净后再放置到预定烘箱位置。

3 结论

散砂的形成贯穿于产品工艺设计、造型操作、合箱操作及浇注准备的各个方面，需从合理的工艺间隙设计、精细化的过程操作、更加高效地防护及清理工具应用等方面进行综合改进，做到对造型生产全周期的散砂有效控制及防护，避免铸件在浇注凝固后产生夹砂及砂眼类缺陷，从而提高铸件的整体质量。

参考文献：

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