FS 粉在静压造型线上的应用

2019-12-06万修根付佳斌

铸造设备与工艺 2019年5期

万修根，陈凯，付佳斌，马雨

(江铃汽车股份有限公司铸造厂，江西南昌 330001)

我厂主要生产薄壁高强度发动机缸体、缸盖类铸件，其中制芯主体部分采用三乙胺冷芯工艺，水套和油道等一些小芯采用覆膜砂工艺。前期静压造型线一直使用煤粉作为防黏砂材料，随着新增冷芯线的投产，型砂中混入的冷芯砂量越来越多，导致型砂性能出现波动，铸件一些深凹部位出现冲砂、黏砂等现象，砂型的成型率也不断下降（砂型的成型率由原来的98%左右下降到97%）.有资料介绍，采用FS 粉取代煤粉后，型砂的流动性、韧性和起模性可得到改善，为了提高砂型的成型率及改善型砂性能，避免大量冷芯砂的混入对型砂性能的不良影响[1]，我厂进行了FS 粉的试用。

1 FS 粉的性能特征

FS 粉由多种矿物及细小有机纤维质组成,经高温、高压等特殊处理后成为组元之间高度分散的固溶系，呈白灰色粉末状，无毒、无味、无腐蚀性、无粉尘、无污染。

表1 FS 粉和普通煤粉的主要参数

铸件黏砂是由于铁液钻入砂型表面孔隙中，凝固后将砂粒机械地钩连在铸件表面而形成或由于铁液表面被氧化生成的氧化铁等金属氧化物与型砂中的二氧化硅反应，生成低熔点的铁硅酸盐渣液，凝固后与砂粒一起牢固地粘附在铸件表面上而形成。FS 粉相对煤粉有更高的挥发分（见表1），同时FS 粉里含有一定比例的淀粉，遇水后形成富有粘性的胶状体，有较好的韧性、塑性，对砂粒表面有较好的润湿性，可较均匀地包覆于砂粒表面，可以有效的改善型砂的强度和韧性，从而达到改善铸件黏砂的效果[2]。

2 FS 粉在静压造型线上的试用

2.1 试用过程中的工艺要求

我厂缸体、缸盖类铸件经过落砂床落砂后的旧砂通过皮带转运至旧砂库循环利用，而在落砂床上未震落的旧砂块和铸件所带走的后期经震击击芯下来的砂子，都直接淘汰，不进入旧砂系统中回用。由于我厂静压线的旧砂中有较多的冷芯砂混入，导致型砂含泥量偏低，为了保证一定的型砂含泥量，我们在混砂时不加新砂反而加入一定量的粉尘。

试用初期，其他工艺不变，第一周FS 粉加入质量分数为0.5%，后因落砂床落砂问题，减少了FS 粉加入质量分数，约0.3～0.4%，粉尘加入量根据含泥量进行调整，膨润土加入量视落砂床落砂情况变化进行调整，确保落砂正常且旧砂量维持不变。

2.2 FS 粉试用过程情况

2.2.1 试用过程中的问题

由于FS 粉由多种矿物及细小有机纤维质组成,并经过高温、高压等特殊处理，同时FS 粉里含有一定比例的淀粉，浇注后经过高温铁水的烘烤，导致型砂的表干强度较高。试用一周后，型砂中的FS 粉含量越来越多，型砂的溃散性变差，导致铸件存在落砂困难的问题，特别是一些凸凹比较大的缸体类铸件。因此，试用一段时期后，旧砂总量下降，旧砂温度上升，旧砂中的灰分水分大量损失，型砂含泥量降低，同时型砂水分也随之下降，型砂性能波动增大，铸件砂眼、黏砂缺陷增多。

2.2.2 改善措施

为了改善铸件的落砂难问题，适当减少膨润土及FS 粉的加入量，加入质量分数均下降15%～20%），使型砂湿压强度控制在125 kPa～155 kPa 之间，既保证了型砂的综合性能又解决了铸件的落砂难题，同时为了保证型砂中的含泥量，将粉尘加入量从0.5%提高至0.8%，避免含泥量下降带来的不良影响。

2.3 型砂性能对比

试用前期遇到铸件落砂困难的情况，在保证产品质量不受影响的前提下，适当减少膨润土及FS粉的加入量，随着时间的推移，试用后期型砂的湿压强度、含泥量和水分均有下降的趋势，为了保持适当的含泥量，提高了粉尘的加入量，通过几个月的试用摸索，最终找到了合理的型砂混制配比，也稳定了型砂的性能，试用FS 粉后型砂性能见表2.

表2 试用FS 粉前后型砂性能

2.4 FS 粉试用过程中的质量情况

以生产的某柴油机缸体为例，使用煤粉生产时内废率在3.5%左右波动，之后由于大量冷芯砂的应用，导致型砂性能变差，内废率有所升高（图1 中1～3 月份）；4 月份起开始试用FS 粉，试用过程中因为铸件带砂及落砂问题，灰份流失，含泥量降低，导致型砂性能波动加大，所以铸件砂孔、黏砂等类型废品有上升趋势（图1 中5 月份）；通过摸索调整膨润土、FS 粉、灰份的加入比例，型砂性能才趋于稳定，后续使用FS 粉过程中，与型砂相关的砂孔废品下降了近一半，黏砂废品几乎没有再产生，缸体整体废品率也有明显下降（平均内废率降为2.63%，图1 中7～12 月份）。同时由于FS 粉取代煤粉后，型砂的流动性、韧性和起模性得到改善，砂型的成型率由原来使用煤粉时的98%左右上升到98.5%.