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消失模鑄件機械粘砂缺陷淺析
來源：山東恩泰鑄造機械有限公司     網址：//www.sdetzj.com

    隨著我國汽車產業的大力發展，汽車覆蓋件所用消失模鑄件的需求市場也越來越大，然而生產過程中鑄件的機械粘砂缺陷總是影響著其生產質量，制約著其生產效率。消失模的鑄造工藝一般先在加工好的塑料泡沫模樣表面涂刷一定厚度的耐火涂料，然后放入砂箱中，采用自硬樹脂砂在外面舂實造型，在負壓下澆注，使模樣氣化，液體金屬占據模樣位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。機械粘砂也叫“鐵包砂”，是鐵液滲入砂粒間的孔隙，凝固后將砂粒機械地粘連在鑄件表面。從工藝過程和機械粘砂的定義以看出，涂料配制、涂刷和造型舂砂是造成鑄件機械粘砂的關鍵工序。
    1. 機械粘砂的表現形態
    消失模鑄件一般噸位大，結構復雜，存在較多的橫向或縱向減重孔。在造型過程中，要求混砂設備出砂量較大，這樣常會有個別減重孔舂砂不到位或漏舂，在涂料與型砂之間留下大的孔隙( 如圖1 所示) ，從而導致該部位機械粘砂，這種粘砂形態暴露在外表面，大多呈斜坡狀。
    另外，鐵液的碳當量及硅、磷等含量相對較高，故流動性好，滲透性強；而樹脂砂選用的原砂粒度一般為0. 60 ～0. 355mm ( 30 ～50 目) ，粒度相對較粗，砂粒間的空隙較大。因此，塑料泡沫模樣表面的涂料必須有合適的化學成分和足夠的厚度，以阻止高溫鐵液向型砂顆粒間隙滲入。當涂層厚度不足時，粘砂層與鑄件表面的間隙非常小或看不到涂料間隙，也會導致表面粘砂，其形態是一層均勻的“鐵包砂” 粘覆在鑄件的表層。
    2. 機械粘砂的原因分析
    造成第一類缺陷的原因有兩個方面：首先是模樣設計者為了保證鑄件壁厚的均勻性，在模樣上設計出不易舂砂或無法舂砂的結構，甚至在模樣上出現特別狹窄的孔腔。如圖2a 、圖2b 類結構分別影響右下側和右上側死角部位型砂的緊實，圖3 類結構中，A 孔往往設在比較深的減重孔下側壁根部，嚴重影響孔內上圓弧處型砂的緊實。造型工在操作時雖然特別關注這些部位，其結果還是出現粘砂；其次是造型工的疏忽大意。
    造成第二類缺陷的原因同樣有兩個方面： 其一是涂料成分的配制，涂料骨料的種類、耐火度及相互配比，對于涂料層厚度要求和抗粘砂效果的影響非常大。根據許多消失模鑄造廠家涂料的實際使用情況來看，涂料中的骨料一般選用片狀黑色石墨粉、高鋁礬土等，涂料層厚度一般在1. 5 mm 左右，這樣就能取得非常滿意的效果。但是在涂料的實際配制過程中，由于操作人員的技術水平不一致，在相同的配比和混制工藝條件下，配制的涂料粘稠度和涂刷性能差異較大，使涂料耐高溫能力和抗滲透效果不穩定，容易造成粘砂，并干擾對鑄件粘砂真正原因的有效判斷；其二是涂層厚度，涂層厚度過大，費工費料；涂層厚度太小，高溫鐵液會穿過涂層滲入型砂顆粒間隙，造成粘砂。
    3. 機械粘砂的預防措施
    通過以上分析，我們主要采取了如下預防措施：
    ( 1) 嚴格審核模樣結構 鑄造工程師在模樣結構審核時，必須認真分析模樣結構是否合理，對于影響涂料涂刷和防礙型砂緊實的不合理結構要徹底消除，以方便工人作業。對于圖2a 類結構，可在上部開孔( 如圖4所示) ；對于圖2b 類結構，應改為圖5a 、5b 或5c 結構；圖3 類結構應采取在孔棱邊上倒15mm×15mm×45°大斜角，以利死角部位型砂的緊實。
 
    ( 2) 加強對造型舂砂質量的監控 配備專職人員對工序質量進行管理，并對舂砂質量實行全程跟蹤，全程監督檢查。
 
    ( 3) 嚴把涂料配制和涂刷質量關 尤其是對涂料層厚度的監控，要因料、因件、因時進行嚴格又靈活的作業，確保涂層滿足工藝要求。
 
    ( 4) 加大品質意識的教育力度 對于出現上述粘砂缺陷的鑄件，及時分析和總結產生粘砂的原因，并召集相關責任人對照缺陷進行現場分析。
 
    ( 5) 采用激勵機制 按照缺陷嚴重程度及數量進行量化，給予相關責任人一定的經濟處罰。
 
    4. 結語
 
    某廠采取以上改進措施后，2006 年的下半年與上半年相比，出現機械粘砂的廢品率下降了3. 51 個百分點，取得了令人滿意的效果和良好的經濟效益。

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