大型铸铁件粘砂的研究及预防

巩春锋，彭 倩，田 英，田逢甲，张 鹏，穆宝平

（1.中核四达建设监理有限公司，河北石家庄052200；2.陕西柴油机重工有限公司，陕西兴平713105）

铸件粘砂既影响了外观质量，也影响着生产质量，制约着生产效率，尤其是柴油机等结构复杂、腔壳较多的关键件以及重要件。如果粘砂严重，且无法清理时，将造成铸件报废。出于这样的现状，有必要对粘砂过程进行透彻的研究。

1 粘砂现象

机械粘砂是指金属液渗入砂型或砂芯砂粒间隙中，与砂烧结并粘附在铸件表面，金属液有时会渗透到砂芯的整个截面，致使内腔阻塞，这种粘砂往往是不可能清除的，铸件不得不报废。我厂以生产大型铸铁件为主，随着生产能力的提高，铸件粘砂问题日益突出。粘砂总体表现为铸件的里、外腔处，圆角处，厚大的热节处，还有一些铸件的外皮处。

2 粘砂原因

自硬呋喃树脂砂铸造工艺一般先在制好的型、芯表面涂刷一定厚度的耐火涂料，然后放入砂箱中，浇注使液体金属占据型腔位置，凝固冷却后形成铸件。机械粘砂也叫“铁包砂”，是铁液渗入砂粒间的孔隙，凝固后将砂粒机械地粘连在铸件表面。从工艺过程和机械粘砂的定义可以看出，涂料配制、涂刷和造型舂砂是造成铸件机械粘砂的关键工序：（1）涂料波美度大，涂料渗透深度较浅，未填塞到型芯表面的孔隙，铸型和金属液之间缺少一道致密且具有较高热化学稳定性的耐火屏障。涂料波美度较小，涂料就会被砂型吸入，因而发生涂料掉皮、掉屑或剥离而造成机械粘砂[1]。（2）新上岗者未掌握操作要领，涂刷不到位，涂料层较薄。（3）砂粗，砂粒间隙大，金属液易渗入空隙形成粘砂；型、芯砂紧实度差或者砂温过高，使得型砂超出其可使用时间，导致强度低。

3 粘砂情况分析

结合我厂的生产实际和铸件粘砂情况来分析，涂料涂刷工均经过培训、持证上岗，造型舂砂过程也必须经手工紧实和振实台振实到位，型砂粒度也保持在厂级标准范围内，故涂刷和造型舂砂均不是产生粘砂的主要原因。而涂料的配制，即涂刷工艺的不合理，会导致涂料渗透度较浅，不能充分填塞到型芯表面孔隙，铸型和金属液之间缺少一道致密且具有热化学稳定性的耐火屏障，从而导致铸件严重粘砂。因此，用现有的涂刷工艺再试刷一件铸件后，发现粘砂现象依旧严重，故涂料配制不当是引起铸件机械粘砂的主要因素。

4 工艺措施

通过分析查找出我厂铸件粘砂的主要原因是涂料工艺不当引起的，特进行工艺措施调试，防止铸件粘砂。调整涂料波美度，分别在若干个试块进行涂刷，待点火干燥、冷却后利用万能试验机将其拉断，并观察、记录断截面处涂料渗入厚度，结果如表1所示。

表1 试验结果

涂料一般渗入1～2个砂粒，当紧实压力较高或浇注温度较高时，不能有效地阻止金属液的渗入而产生粘砂[2]，因此一般要求涂料能渗入砂型（芯）表面大约1.5～3倍砂粒直径。从表1可看出60～70的涂料厚度易于形成涂料层，易于将铁液与铸型隔开；波美度为40～50涂料较稀，可起到封面作用，将涂料层予以巩固。

5 铸件粘砂解决情况

采取以上合理的涂料涂刷工艺措施，明显发现该工艺情况下涂料渗透性好，铸件易清理，粘砂问题得到较好的控制，切实地解决我厂存在的铸件粘砂问题。

图1 粘砂情况解决图

6 结论

通过对大型铸铁件机械粘砂进行原因分析，发现涂料涂刷工艺是影响机械粘砂的主要因素，从而试验、验证了可防铸件粘砂的涂料涂刷工艺，厚大件涂料涂刷工艺宜采取三遍，波美度分别为50～60、60～70、40～50，此工艺可有效地防止大型厚壁件严重粘砂问题。