混砂工艺和技术指导

1、混砂工艺和技术指导标准化文件发布号：（9456EUATWKMWUBWUNNINNUL-DDQTY-KII混砂工艺和技术用碾轮式混砂机，多年来一直采用先干混和后湿混的混砂工艺。近来听说 加入膨润土以前先湿混的效果更好，不知如何控制先湿混的加水量但是德国爱 里许混砂机采取先干混而后加水湿混，似乎混砂质量还好。为什么按照过去传统的混砂方法：加入旧砂、膨润土和煤粉后先一起干混一段时 间，然后再加水湿混。这种混砂工艺的缺点是在干混过程中粉状材料容易偏析 而落入混砂碾的围圈和碾盘的夹角部位。加水以后粉料的润湿较慢，需要延长 混砂时间才能将粉料逐渐裹带出来。混砂机的加料顺序最好是加入旧砂和新砂 后，立即加入

2、全部加水量的7080%进行湿混。混合均匀后再加入膨润土和煤 粉等粉料。然后再逐渐补加其余水分使型砂的紧实率或含水量达到要求。这种 先湿混的方案已经得到广泛应用，可能比先干混法的混碾时间缩短1/4左右就 能混合均匀。有些采用人工加水方法的工厂开始推广先湿混方案时遇到困难是 恐怕第一批加水过多而无法纠正。实际上细心的混砂工经过培训后还是能够逐 渐掌握加水技术的。爱里许式混砂机的加水办法不同于其它混砂机，它是在加 水前先将旧砂、新砂、膨润土和煤粉一同加入混砂机中混合，用传感器测定出 加入的所有材料总体湿度，靠计算机确定需要加入的全部水量，一次加水混 匀。山于爱里许机器的转子搅拌功能強，也能在很短时间

3、内将型砂混合均匀。 C-2.国内内绝大多数铸造工厂，尤其是中小型铸造工厂都是靠手捏和眼看来判 断混砂碾中加水量是否合适。结果是型砂干湿程度波动很大，各种性能也都隨 之变动。请问怎样才能使混砂加水自动化？国内有些大铸造工厂、外资和合资铸造工厂使用进口的型砂加水控制装置。 或是在混砂阶段陆续测定型砂干湿程度，自动确定是否需要继续加水。或者利 用传感器测定混砂机称量斗或混砂机中各种材料的干湿程度一次自动加水。各 种装置使用效果都比较理想。山于进口型砂水分控制仪的价格较贵，影响国内 中小工厂推广应用。国内有儿家高校和科研单位也曾研制成功混砂加水自动控 制装置。据了解试用效果尚好。不过有的单位追求高技术

4、水平而将仪器功能增 多，例如可以在一次测量中还自动检测和调整型砂的強度。也有的还包括测量 型砂的透气性、温度等。这样就使装冒的结构变得相当复杂，价格提高，不是 一般铸造工厂所能承担的。而且所增多的检测项口并不适用。因为混砂周期时 间长度有限，如果湿混阶段测得含水量或紧实率还没达到预期程度，可以继续 补加少许水分，依靠水的极強渗透力和润湿性，混砂儿秒到十儿秒钟后就能分 散均匀，即可确定水分是否已经达到U标值。如果型砂強度还没达到预期值， 虽然补加膨润土能够立即使強度有所提高，但是新补加的膨润土（尤其是活化 土）吸水缓慢，在砂粒表面分散和包覆需要较长时间。型砂的强度随着继续混 砂还会不断升高，补加

5、膨润土时不能准确推测出卸料时型砂最终強度是否符合 U标值。因此強度的检测结果只可以为以后混砂需要加入多少膨润土提供数 据，不如在型砂实验室中测定强度更为方便和准确。至于透气性和型砂温度本 来不属于混砂机自动控制范围，应当是型砂实验室的检测内容。总而言之，我 国众多铸造工厂，尤其是中小铸造工厂，最迫切需要的是结构相对简单、价格 比较低廉的型砂紧实率或含水量自动控制仪。03我厂的高压造型线生产汽缸体铸件。用国产碾轮式混砂机，混砂周期时间 三分钟，型砂手感性能不好，有些脆和不易起模。但乂不能延长混砂时间，以 免供砂紧张。这种困境是怎样造成的？应当怎样才能改进型砂品质？ 根据资料，可以查到国产碾轮式混

6、砂机产品H录给出数据，山生产率(t/h)除 以每批加料量(kg),可计算出周期时间(min),分别为2.602.70 min/批。 与实际需要相比，如此短的有效混砂时间严重不足，以致型砂性能逐渐恶化。笔者在日本看到丰田、三菱等汽车厂的碾轮混砂机周期都是6mino我国很多工 厂混砂周期时间不足的原因是原设计的技术指标按照过去低密度造型、低强度 型砂制定的。当时砂型的压实比压不足300400kPa,型砂的湿圧强度不高于 7090 kPao使用的是钙基膨润土，而且品质有限，有效膨润土含量也不高。 如今高密度造型用型砂的湿压强度一般都超过140 kPa,有的甚至达到200 kPa 以上。都是用活化膨润

7、土，而且树脂砂芯混入量增多都需长些时间混砂。原有 的产品样本、设备说明书及设计手册上规定的混砂机生产率已不适用。如型砂 需要量大，无法延长混砂时间，乂没有空闲场地增添混砂机，最彻底的办法是 改造砂处理工部，改换使用高生产率混砂机。国内儿家大型汽车厂纷纷引进外 国转子混砂机的原因就在于此。但是更多的中小铸造工厂财力不足，没有条件 购买昂贵的进口设备，采取以下办法虽不能彻底解决问题，但多少对型砂质量 有一些改进：加強对混砂工人的培训和管理，充分利用一切非必要的停机时 间。曾经有个别工厂的造型机上为大容量砂斗，工人就尽量缩短混砂时间以便 尽快装满砂斗，提前休息和抽烟。应当将造型机砂斗改小，只用来供给

8、10-12 只砂箱造型。尽可能延长每一混砂周期的时间和要求工人不停地在混砂机旁专 注混砂，随混随用。某拖拉机厂只是将混砂时间延长了半分钟就感到型砂韧性 和起模性能大有改进。利用节假日和周末休息期间，将砂系统中的所有砂子 翻混一两遍。混砂时只加少量水，不加其它附加材料。这样可以将旧砂中积留 的膨润土和煤粉团粒尽量混碾均匀。对型砂性能必会有改进。另外还要注 意：每日下班前必须将混砂机中的积砂完全清除干净。经常调整刮砂板与底盘 和围圈的距离，及时更换已磨损刮砂板。这样才能提高混砂机C-4.怎样确定混砂机的最适宜混砂时间？可以在生产用混砂机中按照工艺规左混制型砂，对混完的型砂取样测定英湿态抗压强度。

9、然后再延长碾轮混砂机的混砂时间0.51 min (转子式混砂机延长1020秒钟)。混砂时 添加少量水分以保持型砂紧实率基本不变，再一次测左型砂湿压强度，强度值将有不同程 度的上升。如此每次延长混砂时间和继续测怎强度。強度上升逐渐趋于和缓，直到强度不 再上升，即达到峰值强度为止。由于接近平台区的强度升高极为缓慢，通常认为型砂强 度到达峰值8090%左右即为生产中最适合使用强度。达到最适合使用强度的混砂时间应 当是混制该种型砂的正确时间，工厂可以据此更正工艺规定的混砂时间要求。淸华大学曾 检验山东某动力机厂型砂使用S14系列转子混砂机的混砂效果，发现达到邮值强度的混砂 周期是4.5min,建议该工

10、厂将混砂时间泄为4.0min,明显高于设备制造公司推荐的混砂周 期 2 min。C-5.山西某厂添置了一台转子混砂机，标牌注明生产率每小时60吨，混砂机的 电动机功率为60 kW。使用后发现混砂效果相当差。该混砂机的电动机功率是 否不足是否应当更换其它类型的混砂机型砂的混合均匀和型砂表现出优秀的性能，靠的是有足够的电能传输到型砂中。因此，混 砂机需要安装较大功率的电动机来驱动混合型砂。分析比较国内外混砂机可以看出：混砂 机的电机总功率(kw)至少应当是每小时生产率(t/h)的两倍以上，否则不可能在规泄 周期时间内混制出良好的型砂。例如Eirich公司的倾斜旋转底盘转子混砂机电动机功率与 小时生

11、产率之比大致在2.62.& DISA公司的SAM-3和SAM-6的电机功率生产率之比基本 在2.242.36之间：KW公司的WM混砂机基本在2.582.83； B&P公司的摆轮混砂机大 致在1.923.00之间。而国产碾轮混砂机S1116、1118. 1120. 1122的比率较低，分别为 1.471.85。国产S14系列转子混砂机电机功率与生产率之比仅为1.33和1.50,都显然过 低。山四某厂的电机功率与生产率之比只是1.0,不可能在规泄生产率之下混出好型砂。关 键在于不论混砂机的类型如何，在混砂过程中没有足够的能量传输给型砂就不可能提高混 砂效果。假左混砂机电机实际使用率为85%,可以估

12、算岀每吨型砂耗用电能量(kWh)。Eirich公司平均为1.81, DISA公司平均为1.87, KW公司平均为2.47。而国产碾轮式混砂机 为1.48,转子式混砂机只有1.131.28,与进口混砂机相比差距明显。国内有些经济较富 裕的大厂，为了同时保i正高生产率和型砂质疑，将原来的混砂机拆掉换成进口混砂机的原 因即在于此。在不更换混砂机的条件下，唯一的解决措施是降低生产率和延长混砂周期一 倍以上。以上讨论都是基于混砂机的制造质量和维护保养水平，即机械效率等都正常的情 况下，否则问题会更加突出。也有铸造工厂恐怕延长混砂时间会使型砂温度提髙，这成为 不肯延长混砂时间的借口之一。实际上将每吨型砂输

13、入电能提髙到接近进口混砂机的型砂 耗能量，型砂温度也许仅仅升高三到五度左右。考虑到型砂水分每蒸发1%,型砂温度可 降低25C左右，只需多加少量水分，靠混砂机的排风装置，就可利用水分蒸发使型砂降 温。C-6.我厂生产农用汽车球铁轮毂，产量较大。但生产条件相当落后，主要用手工造型。采 取碾轮混砂机混制而砂，背砂是在地而混砂。铸件表而普適存在砂孔缺陷。现要扩大产量 和改进铸件品质，准备建成完整的砂处理系统。请问应当选择哪种形式的混砂机目前国内工厂使用较多的混砂机有：碾轮混砂机、旋转底盘转子混砂机、旋转刮 砂板转子混砂机。也有个别工厂使用摆轮式混砂机。实际上只要混砂时间足够长和有足 够电能输送给型砂，

14、混砂机受到良好的维护淸理，任何种类混砂机都能混制出品质良好的 型砂。在各种混砂机中，碾轮式应用最广。髙密度型砂理想的混砂周期时间大约需要 6mino列外，工厂还应每天下班前将碾盘和碾轮上积下型砂完全淸除干净，及时调整刮砂 板与底盘和用圈距离，及时更换磨损的刮砂板。如果做到这些要求就肯左能够混制出优良 品质的型砂。我国制造的S14系列转子混砂机的底盘不转，靠以碾盘中心为轴的刮砂板将砂子扬起，遇 到高速旋转转子被打散和混合。规左的混砂周期120s肯泄不足。为了提高混砂的品质应当 增大电机功率和延长混砂时间。还有一种类似结构的外国公司制造的混砂机，额左周期 105s,也需延长混砂时间。C-7.有些铸

15、造工厂发现型砂中有很多黃豆大小旳“砂豆。例如天津附近某厂的 机械化造型的砂系统中就发现大量砂豆。曾多次利用节假日人工将型砂系统中 砂子过筛去除砂豆。但生产一星期后砂豆乂出现。请问砂豆是怎样形成的怎样 消除砂豆的产生型砂中的砂豆不但损害流动性，而且不利于铸件表面光洁度，还有可能造 成型废、掉砂、气孔和砂孔缺陷。砂豆的生成原因可能有儿方面。一是混砂加 料顺序有问题，如按照先干混工艺，膨润土和煤粉加入后山于偏析而在混砂机 4的角落集中，加水时先将膨润土润湿而成粘土团，如果隨后的混碾不充分，就 成为砂豆留在型砂中。如按照先湿混工艺，先加入的水尚未分散开就加入膨润 土和煤粉，其至水还没加完就急于加入膨润

16、土和煤粉，必然会形成大量砂豆。 加完第一批水后，至少应混合10s （转子式）至半分钟（碾轮式）后再加入膨 润土和煤粉。另外的重要原因是混砂时间不够长，混砂机的维修和清理不及 时，混砂效果不够好，没有将积聚成的小砂豆混碾破散开。还有一个可能性， 混砂加入的膨润土量过多，例如有一工厂使用转子混砂机，由于旧砂烧损严 重，膨润土补加量超过2%时，混砂机来不及把所有加入的粘土团块混碎开，就 会出现小团粒和湿强度不高的状况。因此想防止型砂生成砂豆，需要保证混砂 机工作条件正常和混砂时间充足。C-8.很多机器造型的铸造工厂都有型砂温度高的问题，请问热砂给生产带来哪些困难。应 该怎样解决热砂？经过反复浇注的热

17、量积蓄，使旧砂温度不断上升。国外有些人提岀造型时型砂温度超过 40C或43C,或者比环境温度高12C以上，可认为存在热砂问题。给生产造成的不良影 响如下：随着砂温的提髙，标准试样的重量和湿压强度等性能都会下降。热砂蒸发 出来的水蒸气凝结在冷的运输皮带上，而使苴粘附一层型砂，随时撒落地而而影响车间卫 生条件。凝结在砂斗内壁，使砂斗实际容积越来越小。砂型表而的热砂容易脱水变干， 使砂型表而发酥，棱角易碎，不耐金属液冲刷，容易造成冲蚀和砂孔缺陷。热砂的水蒸 气凝结在模板表而，使起模性恶化。水蒸气凝结在型腔中冷铁和砂芯上，使铸件产生气孔 缺陷。为了防止和解决热砂问题，对于经济条件较好的工厂，最重要的措

18、施是应当在砂处 理系统设汁阶段就考虑到加大砂系统实际容疑，减少型砂使用的循环次数，每班旧砂循环 最好不超过两遍。有人提出将砂铁比提髙到十比一即可消除热砂问题。另外尤其重要的是 采取增湿通风冷却处理。我国有几家工厂应用结构良好的进口增湿冷却设备，能将型砂温 度降低到要求范朗内。国内有的工厂只是在落砂后斜爬皮带上自行按装一个简易的雾化喷 水装巻，根据来砂多少自动调节喷水量，也可以使砂温适当降低。此外，为了防止热砂粘 附模样，除了必须在模板上喷涂以煤油或轻柴油为原料的脱模剂以外，还可采用模板加热 装豊，减小型砂与模样的温度差异，避免水蒸气凝聚在模板上，从而减少起模时砂型损 坏。但是模板加热温度不可高于型砂温度，以免型腔表而脱水变脆弱而产生砂孔缺陷。C-9.有些工厂采用增湿冷却方法来达到旧砂降温的11的，但是在实施过程中尽 管已采取管道加热保