大型铸钢件型砂使用操作方法及防粘砂措施的研究

孙健平

（共享铸钢有限公司，宁夏银川 750021）

当今铸造行业，树脂砂造型相对来说是比较先进的造型工艺。型砂使用过程中操作环节能够直接影响铸件外观质量，也间接的影响铸件后序焊补处理的成本，合格的操作方法能够提高铸件表面质量，从而使铸件的整体质量得到保障，也稳定了铸件铸造生产过程中的质量要求。

1 铸钢件型砂的介绍及使用

面砂：主要以铬铁矿砂为原材料，添加液料进行搅拌后，使用在模具表面的砂子，称之为面砂。主要的作用是硬化后强度高，耐热性好，而且具有一定的保温作用。由于铬矿砂的成本较高，一般使用在钢水直接接触的部位；使用过程其厚度控制在50mm～70mm；添加的液料相对较多，保证其表面的硬化强度。

背砂：主要以硅砂为原材料，添加液料进行搅拌后，使用在面砂的后面以及砂箱之间的填充空间，主要作用是固定及支撑，带有一定的保温作用。背砂可回收率高，成本相对较低；背砂使用的液料相对于面砂较少，有一定的支撑强度即可。

对于回收以后的面砂、背砂称为再生铬铁矿砂、再生硅砂，统称为再生砂。在实际的生产过程中绝大部分使用的都是再生砂，对于铸件质量稳定性来说，需要在再生砂中添加一部分的新砂来中和由于型砂分离过程铬铁矿砂损失掉的性能和强度，一般的再生硅砂的新砂加入量为5%，再生铬矿砂的新砂加入量为20%。从可持续生产角度来说也减少了成本的浪费，从而稳定了型砂质量，确保得到好品质的铸件产品。

2 型砂的操作方法

将型砂覆盖在模具表面，待硬化后取出模具形成可使用的砂芯，对于半成品砂芯的型砂强度，表面质量都有严格的要求，所以在型砂流制过程中必须按照规范进行操作，面砂的部分直接与钢水接触，对其强度以及表面质量要求严格。只有按照工艺设计要求进行操作才会尽可能的避免后序过程中出现产品铸件表面粘砂的缺陷，以下主要介绍面砂的操作过程及控制要点。

（1）工艺要求面砂厚度保证在50mm～70mm；

（2）面砂的紧实度要求在88HR以上（使用干性硬度计测量型砂紧实度），如图1所示；

（3）面砂紧实操作最主要靠的是员工的双手在面砂流制过程中进行拍打紧实；对于人手触及不到的部位，需要使用紧实工具进行紧实；

（4）在流砂过程中避免面砂直接对着模具表面流，防止流砂过程损伤模具表面，造成半成品型砂粘模具现象出现；

（5）面砂流制过程要少流，多紧实。保证面砂覆盖模具表面的部分都已用手或是紧实工具拍打紧实到位，保证半成品强度符合工艺要求，避免出现虚坑或未紧实到位的地方，防止后序出现粘砂现象。

以上的操作方式方法都是为控制铸件表面质量而制定的，最主要的目的就是减少后序铸件返修的成本浪费以及确保交付工期。在造型过程中最关键的就是砂芯的紧实工作，目前在大型铸钢件生产过程中，还不能实现自动化的紧实操作，人员的操作技能也会直接影响着铸件的质量。由于铸件结构及材质的不同，以上的方式方法对于一般的铸钢件都通用。但是对于结构复杂以及高合金的铸件，以上的操作就无法满足要求，下面介绍对于结构复杂以及高合金的铸件的防粘砂操作要求。

图1 型砂紧实度测量

3 高合金铸件的防粘砂措施

对于高合金钢材质的铸件，由于其材质特殊，加入的合金元素较多，而且高合金铸件浇注时其浇注温度相对于普通材质铸件要高，因此在后序打箱出来的铸件表面粘砂比较严重。我公司在多年的生产过程中也发生过高合金铸件粘砂严重的现象，我们从工艺以及现场的操作方法出发，得到了一套防止高合金铸件粘砂的有效措施。

（1）对于高合金铸件，在型砂使用上增加面砂的厚度，从原来的50mm～70mm增加到100mm～200mm，提高型砂抵抗高温特性。

（2）增加紧实过程以及在一些粘砂最为严重的区域放置隔砂冷铁，使其快速降温凝固避免粘砂。

（3）在高合金产品造型流砂过程中放置出气绳，加速型砂内可燃气体迅速排出，快速降低型砂温度。

（4）对于局部易粘砂部位在刷涂要求上增加刷涂次数，使得涂层厚度在1mm～1.5mm左右，从而提高该区域的耐热性。

4 结论

粘砂是铸造生产过程中相对比较好控制的一种缺陷，从理论上说每个铸件由于结构不同、受热不同等因素，或多或少都会有粘砂现象的发生，通过对树脂、固化剂的配比以及在新砂加入量上的调整，我们得到了一种相对稳定的型砂，可以有效的控制或是减少铸件粘砂，从而改善铸件表面的外观缺陷，减少了后序清理的工作量，间接的提升了铸件的整体质量。