灰铸铁件的潮模砂生产工艺实践探索 郭远林

灰铸铁件的潮模砂生产工艺实践探索郭远林

发表时间：2019-11-15T16:10:22.077Z 来源：《基层建设》2019年第23期作者：郭远林

[导读] 摘要：以片状石墨为特征的灰铸铁，具有一定的强度、硬度、弹性模量、减震性、耐磨性和导热性，特别是具有优良的铸造性能、良好的切削性能以及较低的铸造成本等特点，至今仍是世界各国应用最多的铸铁。

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摘要：以片状石墨为特征的灰铸铁，具有一定的强度、硬度、弹性模量、减震性、耐磨性和导热性，特别是具有优良的铸造性能、良好的切削性能以及较低的铸造成本等特点，至今仍是世界各国应用最多的铸铁。

关键词：铸造；潮模砂；生产

1灰铸铁的性能及特点

1.1力学性能

（1）抗拉强度：灰铸铁的抗拉强度一般为100~350MPa，能满足众多工程机械零件的强度要求。

（2）抗压强度：灰铸铁有很高的抗压强度，为其抗拉强度的3~4倍，可与钢相当，是承压零件（如底座等）材料的最佳选择。

（3）硬度：灰铸铁的硬度能满足一般工程机械零件耐磨的要求，硬度越高，耐磨性越好。

（4）弹性模量：灰铸铁的弹性模量不是一个固定数值，而是一个变数，其应力—应变曲线中没有直线段，这是因为石墨的存在，使灰铸铁即使在很小的应力下也会产生塑性变形。灰铸铁的弹性模量与强度有关，牌号越高，弹性模量越大。

（5）冲击韧性：灰铸铁属于脆性材料，韧性及塑性性能很低，不推荐灰铸铁为承受冲击载荷的材料。

1.2工艺性能

（1）铸造性能：①灰铸铁具有良好的流动性，可用于生产薄壁及形状复杂的零件；②灰铸铁因凝固时有石墨化膨胀而使其收缩减小，在生产中可充分利用此性能，减小收缩，减小残余应力；③灰铸铁的铸造应力由热应力、相变应力与机械阻碍应力组成，其中热应力作用是主要的，铸造应力是造成灰铸铁件冷裂及变形的主要原因；④铸件各部分因壁厚不一及成分偏析使铸件各处的组织不同，致使铸件各部分的强度、硬度等有较大的差异，这种差异称为截面敏感性，结构越复杂，壁厚越不均，截面敏感性越大。

（2）加工性能：灰铸铁组织中片状石墨割裂了金属基体，因此具有良好的切削性能。但随着强度与硬度的提高，加工性能下降，当组织中出现渗碳体时，加工性能急剧恶化。

（3）焊补性能：灰铸铁的焊补性能较差，焊补的铸件易产生裂纹，局部有硬点、气孔及应力大等缺陷，生产中常采用特殊材料焊条、预热和缓冷等措施加以解决。

1.3使用性能

（1）减振性：灰铸铁具有良好的阻尼性能和减振性能，广泛地应用于有减振要求的机床铸件和内燃机铸件。

（2）耐磨性：灰铸铁在滑动条件下具有良好的耐磨性，广泛应用于刹车片、刹车鼓、气缸套、活塞环、带有导轨的机床床身等零件。

（3）耐热疲劳性：灰铸铁具有良好的耐热疲劳性能，广泛应用于汽车的缸体、缸盖、钢锭模等铸件。

（4）致密性：石墨的存在破坏了基体的连续性与致密性，但仍可通过多种控制因素使灰铸铁保持一定的致密性，从而使灰铸铁广泛应用于液压件、缸体、泵体、压缩机等耐压、耐渗漏的零件上。

2潮模砂处理工艺流程控制

2.1旧砂工艺处理单元

落砂滚筒或落砂机排出的湿热旧砂落在皮带上，由地坑爬出地面后进行悬挂磁选和皮带机磁选头轮二道磁选，随即由高效斗提机提升至第一塔；进入上部的大端进料精细破碎六角筛，筛孔5-6mm，筛出旧砂中直径23mm礓子砂豆，并保证旧砂回收率299%。

2.2并列式旧砂中间斗单元

由3-4小时以上循环砂量的3~4个或更多的旧砂中间储斗组合。旧砂斗储量大，每工作日周转浇注次数少，性能较稳定。尤其并列的多个旧砂中间斗，以料位器控制，从上部按顺序依次进料，从下部多台给料机同时出料；使3~4小时内多个时段的旧砂混匀，使旧砂的有效粘土及煤粉含量、水分、温度等成分和性能波动降至最小，型砂性能易于控制稳定，从而提高铸件品位档次。采用双盘冷却，进口旧砂温度80~120C，出口旧砂温度不超过45C，冷却后的旧砂水分含量保证在1.5~2.5%范围，温度和水份自动检测和控制，水份检测精度土0.1%。

2.3配料混砂单元

以混砂机为核心的称量、配料、混砂工部。混砂机上3台量程不同的大小微机配料秤不仅对旧砂、粘土、煤粉、水分进行称量配料；并将除尘系统的收尘称量配入型砂，保证铸件光洁度、型砂的韧性和流动性、适当的透气性和收尘中有效成分的回收。为生产高档复杂铸件，设淀粉（糊精）配料用斗和给料机。

这种塔式水平串联直线布设特别适合于垂直分型挤压造型线配置。这种线的落旧砂点与用型砂点分别在造型线的两端，物料输出路程长，易于分段塔式水平串联直线布设旧砂处理、混砂和型砂输送。由于占地长而窄，可平行分段、靠近匹配、顺序整齐的布设除尘系统；系统阻力小，除尘效果好，所需风机风压低（一般不需配高压风机）风机能耗低、噪声低，且管道不易结露；外观整齐，通道顺畅，维护清扫方便；也有利收尘向旧砂处理系统回收。配料混砂单元尽量接近造型机布设，减少型砂输送过程中水分散失性能不稳。

3旧砂质量控制

3.1旧砂温度的控制

根据各方面的研究，为保证型砂的性能稳定，温度应保持在40C以下。使型砂冷却，最有效的办法是加水，但是，简单的加水，效果是很差的。一定要吹入大量空气使水分蒸发，才能有效地冷却。以下，给出一个简略的计算比较：型砂的比热大致是：9.22X102J/kg●C，水的比热是：4.19X103J/kg.C，水的蒸发热是：2.26X106J/kg，1吨砂中加20°C的水10kg（加水1%），使其温度升到50C，所能带走的热量为4.19X103X10X30，即12.57X105J.1吨砂温度降低1C，需散热9.22X102X1000I即9.22X105I所以，在旧砂中加水1%，只能使温度降低24.5C。使1吨砂中的水分蒸发1%（10kg），能带走的热量为2.26X107J，：却可使砂温降低24.5C。以上的分析表明：简单地向皮带机上加水或向砂堆洒水，冷却效果是很差的。即使加水后向砂表面吹风，也不能有多大的改善。加水后，要使水在型砂中分散均匀，然后向松