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                    粘土濕型砂及其控制要點(三)

                    澆注、落砂后回收砂的處理

                    用粘土濕砂造型工藝時,澆注以后,除粘在鑄件上的少量型砂隨鑄件轉移到清理工部脫除,不能循環使用外,大量的型砂都要回收,經處理后循環使用。

                    配制粘土濕型砂時,回收砂用量一般都在90%以上,如果對回收砂的處理不當,無論怎么樣加強混砂,無論添加什么輔助材料,都不可能得到質量良好的型砂。所以。對回收砂進行有效的處理,是保證型砂質量的關鍵。

                    1、回收砂溫度的控制

                    熱砂問題,己被公認為是采用粘士濕型砂鑄造工藝時必須面對的大問題。型砂溫度太高,鑄件容易產生夾砂、表面粗糙、沖砂、氣孔等缺陷。熱砂對鑄件質量的負面影響,主要由于以下幾個方面:

                    ◆由于熱砂使水分蒸發,混砂時無論怎樣注意,也難以控制型砂的性能;

                    ◆將熱型砂送往造型機的過程中,由于水分損失,型砂性能改變,

                    造型時實際上用的型砂,其性能與混砂時測定的有所不同;

                    ◆造型時,熱型砂的水分容易在模樣表面上凝結,導致型砂粘模;

                    ◆合型后,熱砂的水分蒸發,凝結在冷的芯子上,會使芯子的強度降低,鑄件也易于產生氣孔;

                    ◆如果回用砂要貯存在砂斗中備用,則熱砂容易粘附在砂斗壁上。嚴重時,砂斗四周堵滿了型砂,只剩中間一個孔洞,使系統中的型砂只有一部分循環使用,型砂周轉快、溫度又會進一步提高,使熱砂問題更加嚴重。

                    多高溫度的砂算是熱砂?判斷熱砂的溫度界限,是看其是否使混砂、造型及鑄件質量方面出現問題。對此,許多研究者從各方面進行了研究:有人研究了型砂溫度對其性能穩定性的影響;有人研究了溫度對膨潤土-水系統流變性的影響;有人研究了型砂溫度與鑄件質量的關系。各方面的研究都得到了一致的結論,即:為保證型砂的性能穩定,溫度應保持在50℃以下。

                    使型砂冷卻,有效的辦法是加水,但是,簡單的加水,效果是很差的,一定要吹入大量空氣使水分蒸發,才能有效地冷卻。因為水的蒸發熱是其比熱的540倍。

                    目前,回收砂冷卻裝置的品種、規格很多,主要有冷卻滾筒、雙盤冷卻器和沸騰床等。無論采用何種冷卻裝置,在回收砂進入冷卻裝置前先加足夠量的水、然后充分鼓風使水分蒸發都是十分重要的。

                    2、增加回收砂與水分作用的時間

                    幾乎所有的鑄造廠都重視混成砂的水分,但是,對于嚴格控制回收砂水分的重要性,多數鑄造廠都缺乏足夠的認識。實際上,如果不嚴格控制回收砂的水分,就不可能保持型砂的質量穩定。

                    加水潤濕膨潤土,其吸水膨脹需要很長的時間,向已經吸收了一部分水的膨潤土進一步加水,吸水過程就容易得多,這一點已為許多研究試驗所證實。

                    鑄型澆注后,由于澆注金屬的熱影響,相當一部分砂粒表面上由粘土膏形成的粘結膜已脫水干燥,潤濕這種脫水膨潤土比潤濕粉狀膨潤土更為困難,因為其表面面積減少了。如果回收砂以這種狀態進入混砂機混制,雖然水分的數值是符合要求了,但所加的水不能使膨潤土充分膨脹,發揮更好的作用。結果導致混砂效率降低,混成砂的質量不佳,而且很不穩定。

                    近年來,國外很多高水平的鑄造廠,都將盡可能早地向落砂后的回收砂中加水作為改善型砂質量的重要措施。

                    采用較多的方式是:回收砂送入冷卻裝置之前,先加入足夠的水,使回收砂冷卻之后的水分僅略低于混成砂的預期水分。也有些鑄造廠在落砂之后立即向回收砂中加水。

                    采取這樣的措施,大幅度增加了回收砂中已脫水的膨潤土與水作用的時間,使水-粘土系統能更好地發揮其粘結作用。然后,在混砂過程中,只需補加少量的水和其他附加物,不僅可提高混砂效率,而且可得到質量高而且穩定的型砂。

                    基于這種認識,目前,各工業國的一些高端鑄造企業,在回收砂進入終混砂機上的儲砂斗前,用混砂設備對其進行一次預混。預混時,加入水和補加的膨潤土,使型砂中的水和粘土得到更好的調制,調勻后又有一段“熟化”的過程,然后在終混機中只加煤粉、淀粉和少量的水調整型砂的性能。天津新偉祥鑄造公司,為確保粘土濕型砂的質量,采用德國Eirich 混砂機作為預混設備。

                    3、回收砂的粒度

                    對于用粘土濕型砂制造的鑄鐵件,型砂的粒度以細一些為好。由于混砂時回收砂用量一般都在90%以上,決定型砂粒度的主要因素是回收砂。新砂加入量很少,不可能靠加入新砂來改變型砂的粒度。所以,應該經常檢測系統中砂的粒度。

                    檢測粒度時,取樣后先清洗、除去泥分(可用測定含泥量時剩下的砂樣),烘干后篩分,觀察其粒度分布情況。

                     (1)140目篩上的砂粒應在10~15%之間。保持較多的細砂,可以減輕鑄件表面粘砂。而且,可增加砂粒之間粘結橋的數量,從而降低型砂的脆性,避免沖砂缺陷。此外,這對提高型砂濕強度、干強度和水分遷移后增濕層強度都有好處。

                    (2)200目篩、270目篩和底盤上細砂的總和應盡量地少。這樣的細粉對改善鑄件表面質量的作用不大。卻會使混成砂的水分較高,而且會使型砂的透氣性降低。細粉的總和一般應少于4%。

                    4、吸水細粉的含量

                    吸水細粉主要是死粘土,還包括已經焦化的煤粉細粒和其他細粉。

                    吸水細粉的含量并非越低越好,好將其控制在2~5%之間。

                    通常認為,混砂時吸水細粉會和膨潤土爭奪水分,使混成砂達到可緊實性目標值所需的水分增高。但是,據目前大家的認識,吸水細粉的吸水能力比膨潤土強,而保持水分的能力卻低于膨潤土。因此,在型砂中加水量略有不當時,吸水細粉對型砂性能有一定的“微調與穩定”的作用。水分高時,細粉先吸水,可以使膨潤土所吸收水比較穩定一致。型砂在輸送過程中水分蒸發時,吸水細粉所吸的水先蒸發,而粘結砂粒的粘土膏中的水分則較為穩定,型砂的性能也就波動較小。

                    吸水細粉含量太高也不好,這會使型砂的水分較高,易于導致鑄件上產生針孔、表面粗糙和砂孔等缺陷。

                    吸水細粉含量太低,則型砂的性能(尤其是可緊實性)不易穩定。


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