翻砂鑄造(zào)是指用粘土粘結砂作(zuò)造型材料生產鑄件,是曆史悠久的工藝方法,也是應用範圍最廣的(de)工藝方法。說起(qǐ)曆史悠久,可追溯到幾千年以前;論其應用範圍,則可說世(shì)界各地無一處(chù)不用。在翻砂鑄造過程中有哪些重要的性能?
1.計(jì)算比較
型(xíng)砂的比熱大致是(shì):9.22×102J/kg·℃, 水的(de)比熱是:4.19×103J/kg·℃, 水的蒸發熱是:2.26×106J/kg, 1噸砂中加20℃的水10kg(加水1%),使(shǐ)其溫度升到50℃,所能帶走的熱量為4.19×103×10×30,即12.57×105J。 1噸砂(shā)溫度降低1℃,需散熱9.22×102×1000 J,即9.22×105J。
所以,在舊砂中加(jiā)水1%,隻能使溫度降(jiàng)低24.5℃。 使1噸砂中的水分蒸發(fā)1%(10kg),能帶走(zǒu)的熱量為2.26×107J,卻可使砂溫降低24.5℃。 以上的分析表明:簡單地(dì)向皮帶機上加水或向(xiàng)砂堆灑水,冷卻效果是很差的。即使加水後向(xiàng)砂表麵吹風,也不能有多大的改善。
加水後,要使(shǐ)水在型砂中分散均(jun1)勻,然後向鬆散的砂(shā)吹風,使水分迅速蒸發,同時將蒸汽(qì)排除。 型砂冷卻裝置的品種、規格很多,主(zhǔ)要有冷卻滾筒、雙盤冷卻器和冷卻(què)沸騰床等,都是利用水分蒸發冷卻型沙。其中,冷卻沸騰床效果較好。
2.舊砂的水分控製
幾乎所有(yǒu)的鑄(zhù)造廠都檢查和控(kòng)製(zhì)混成砂的水分,但是,對於嚴格控製舊砂水分的重要性,很多鑄造廠的領導和技術人員還缺乏足夠的認識。 進(jìn)入混砂的舊砂水分太低,對(duì)混砂質量的影響可能並不亞於砂溫過高。
試驗研究和經驗都已證明(míng),加水潤濕幹膨潤土比(bǐ)潤滑濕膨潤土(tǔ)難得多。型砂(shā)中的膨潤土和水,並非簡單的(de)混在一起就行,要對(duì)其加搓揉,使之(zhī)成為可塑狀態。這就像用(yòng)陶土和水製陶器一樣,將水和土和一和,是鬆散的,沒有粘接能力;經(jīng)過搓揉和(hé)摔打,使每粒土都充分吸收了水分,就成為塑(sù)性狀態,才可以(yǐ)成形,製成陶器毛坯。
鑄型澆注以後,由於熱金屬的影響(xiǎng),很多砂粒表麵上的土-水粘結膜都脫水幹燥了,加水使其吸水(shuǐ)恢複塑性是(shì)很不容易的。舊(jiù)砂的水分較低,在混砂機中加(jiā)水混碾使之達到(dào)要求性能所(suǒ)需要的時(shí)間(jiān)就越長。
由於生產中混砂的時間是有限的,舊砂的水分越(yuè)低,混成砂的綜合質量就越差(chà)。各國鑄造工作者已有了這樣一種(zhǒng)共識:進(jìn)入混砂機的舊砂,水分隻(zhī)能比混成砂略低一點。 較好的做法是:在舊砂冷卻(què)過程中充分加水冷卻後所含的水分略低於混成砂。
這樣,從砂冷卻到進入混砂機還有一段相當長的時間,水(shuǐ)可以充分(fèn)潤濕舊砂(shā)砂粒表麵上(shàng)的膨(péng)潤土。 更好的做法是:在係統中設混砂機對舊砂進行預混,冷卻後的舊砂在預混混砂機中加水進行預混,以改善舊砂中膨潤土(tǔ)和水的混合狀態。
國外,有的鑄(zhù)造廠預混時,將需補加的新(xīn)砂、膨潤(rùn)土、煤粉等附加料(liào)全部加入(rù)。用德國製造的(de)EiRich混砂機預(yù)混。經(jīng)過預混的舊砂,進入混砂機後加水量很少,隻是略微調整。型砂中的膨潤土和水在(zài)混砂機(jī)進一步得到調(diào)製,型(xíng)砂的性(xìng)能就更為穩(wěn)定一致。
3.舊砂的粒度
對於用粘土濕型(xíng)砂製造的鑄鐵件,型砂的粒度以細一些(xiē)為好。由於混砂時舊砂用量一般都在90%以上,決定型砂粒度的因素主(zhǔ)要(yào)是舊砂。新砂加入量很少,不可能靠加入新砂來改變(biàn)型砂的粒度。所以,應該(gāi)經常檢測舊砂的粒度(dù)。 檢測粒度時,取(qǔ)樣後先清洗除去泥分(可用測定含泥量時剩下的(de)砂樣),烘幹後篩分。
4.吸水(shuǐ)細粉的(de)含量
吸水細粉中主(zhǔ)要是死粘土,還包括焦化了的煤粉細粒和其他(tā)細粉。 吸水細粉的含量並非(fēi)越低越好,最好將(jiāng)其控製在2-5%之間。 吸水細粉,混砂時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(shuǐ)分增高(gāo)。
但是,據大(dà)家的認識,吸水細粉的吸水能力比(bǐ)膨潤土強,而保持水分的能力卻低於膨(péng)潤土。因(yīn)此,在型砂中加水量略有(yǒu)不(bú)當時,吸水細粉對型砂性能(néng)有一定的"微(wēi)調(diào)和穩定"作用。
水分高(gāo)時,細粉首先吸水,膨潤土所吸收水可較穩定一致;混成(chéng)砂在輸(shū)送過程中水分蒸發時,吸水(shuǐ)細粉所吸的水先蒸(zhēng)發,粘結(jié)砂粒的粘土膏中(zhōng)的水分(fèn)較為穩定,型砂的性能也就較小波(bō)動。
吸(xī)水細粉含量太高(gāo)也不好,會使型砂的水分較高,易於導致(zhì)鑄件上產生針孔、表麵粗糙和砂孔的缺陷(xiàn)。 吸(xī)水細粉含量太低,則型砂的性能(尤其是可緊實性)不易穩定 。