????由于生產(chǎn)條件及環(huán)境的變化，必然導(dǎo)致鑄件其他參數(shù)發(fā)生變化，如果不能及時(shí)調(diào)整型

砂工藝，砂系統(tǒng)將會呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，最終導(dǎo)致鑄件清理難度加大甚至于報(bào)廢；這樣，就

需要調(diào)整原有的型砂工藝穩(wěn)定砂系統(tǒng)；型砂的材料構(gòu)成主要是由舊砂、原砂、膨潤土和添

加劑等組成。由于型砂 95%以上是舊砂，而舊砂由于澆注鑄件的砂鐵比不同、芯砂混入量

不同等因素的影響，導(dǎo)致材料構(gòu)成的波動非常大。因而要控制型砂的構(gòu)成，就必須對型砂

中的有效膨潤土含量、有效添加劑含量及含泥量進(jìn)行檢驗(yàn)，以便確定混砂時(shí)膨潤土、添加

劑和原砂的補(bǔ)加量【1】。本文將簡要介紹，筆者所在公司的鑄造廠在實(shí)際生產(chǎn)過程中如何根

據(jù)參數(shù)的變化，調(diào)整型砂工藝以保證砂系統(tǒng)的穩(wěn)定。

二、型砂關(guān)鍵參數(shù)定義：

????1、有效膨潤土量：有效膨潤土（活性）含量的測定是根據(jù)膨潤土中所含蒙脫石礦物能

吸附亞甲基藍(lán)等染料的特性檢測；是指 5.00g 型砂用 0.20％濃度試劑純亞甲基藍(lán)溶液的滴

定量[mL]；再根據(jù)膨潤土的標(biāo)準(zhǔn)曲線公式換算所得（%）

????2、有效添加劑量：是根據(jù)型砂添加劑的發(fā)氣量作對比，使用公式換算所得；即 1.00g

型砂在 900℃的發(fā)氣量[mL]減去型砂中活性膨潤土的發(fā)氣量（計(jì)算前測得平均量）再與 1g

添加劑發(fā)氣量對比（%）。

????3、含泥量：國標(biāo) GB/T9442-1998 中規(guī)定直徑小于 20μm 的微粉顆粒為泥份。通常使用沖洗法將泥份去除【2】。

????4、型砂粒度：以 AFS 細(xì)度表示，即根據(jù)假想的篩號問接地反映砂粒的平均尺寸【3】；

????5、AFS 細(xì)度的計(jì)算方法：美國鑄造師學(xué)會規(guī)定的 AFS 細(xì)度的測定步驟

和計(jì)算方法如下：

①．先稱取待測定的砂樣 50g 左右，洗去泥分、烘干，再進(jìn)行篩分

②．稱量并紀(jì)錄各篩上停留的砂粒的質(zhì)量；

????③．計(jì)算各篩上停留的砂粒量占砂樣總量的百分?jǐn)?shù)；

????④．將各篩上停留的砂粒量的百分?jǐn)?shù)乘以與各篩對應(yīng)的“AFS 細(xì)度乘數(shù)”；

????⑤．將以上就各篩號求得的乘積相加，求得總和：

????⑥．將第 5 項(xiàng)求得的總和，除以第 3 項(xiàng)各篩上停留砂量的百分?jǐn)?shù)的總和，即得到 AFS

細(xì)度

三、調(diào)整方案：

????該廠使用的混砂設(shè)備為 DISA 碾砂機(jī)，造型設(shè)備 KW 靜壓造型線；利用半年時(shí)間的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，對其型砂系統(tǒng)制定了如下方案：

1、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：

① ?根據(jù)造型主機(jī)設(shè)定值確定每箱型砂加入量，根據(jù)每箱鑄件及澆注系統(tǒng)重量，鑄件所使

用芯砂量統(tǒng)計(jì)每箱鑄件的砂鐵比；

② ?統(tǒng)計(jì)廢砂排廢量及芯砂、輔料使用量統(tǒng)計(jì)

③ ?型砂系統(tǒng)的除塵量統(tǒng)計(jì)

2、型砂調(diào)整：

① ??根據(jù)生產(chǎn)情況，當(dāng)某一鑄件連續(xù)生產(chǎn)兩天或兩天以上時(shí)，將型砂輔料（膨潤土、添加

劑）的加入量固定，統(tǒng)計(jì)型砂有效量的變化情況，然后陸續(xù)在其他鑄件連續(xù)生產(chǎn)時(shí)逐步驗(yàn)

證砂鐵比與加入量的關(guān)系；

② ?型砂粒度調(diào)整：根據(jù) 50/100 篩號的中值調(diào)整（50/100 篩號的硅砂，其平均細(xì)度的中

值為 50【4】），當(dāng)型砂的 AFS≤50 時(shí)，通過加入細(xì)砂 70/140 或更細(xì)的新砂 140/70 調(diào)整，

每碾加入 30kg-60kg，分析粒度變化情況。 ③ ?型砂含泥量調(diào)整：通過對每天除塵量的統(tǒng)計(jì)，分析型砂系統(tǒng)含泥量的變化情況； ?

四、具體調(diào)整過程：

1、 ?鑄件砂鐵比統(tǒng)計(jì)：

（注：由于 X2B1 缸體為整體砂芯成型澆注，對型砂無燒損，因此鑄件對外型砂的重量按“0”計(jì)算）

2、 根據(jù)鑄件的砂鐵比調(diào)整有效量，56D 缸體的砂鐵比 6.57，在以上鑄件中屬于缸體類鑄

件中砂鐵比為最高的一種，因此首先以 56D 缸體進(jìn)行試驗(yàn)：

???在連續(xù)三天生產(chǎn) 56D 時(shí)，添加劑的加入量 22kg/碾，粘土加入量 33kg/碾；添加劑的有

效量由 4.55%升到 5.03%；粘土有效量由 6.56%升到 7%；約增加了 0.5%；說明生產(chǎn) 56D 缸

體時(shí)，按此加入量調(diào)整高于砂系統(tǒng)的平衡值； ?

通過以上的數(shù)據(jù)分析，輔料加入量作出如下調(diào)整：

???1）再生產(chǎn)該缸體時(shí)，添加劑的加入量調(diào)整到 19kg/碾，粘土加入量 26kg/碾時(shí)，連續(xù)三天的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，添加劑的有效量由 4.36%變?yōu)?4.29%；粘土有效量由 7.22%變?yōu)?7.11%；

有效量波動 0.1%； 因此，該工藝調(diào)整方案合理，可保證型砂系統(tǒng)平衡；

???2）同理通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及理論推算其他鑄件的輔料加入量與有效量的關(guān)系；再生產(chǎn)不同鑄件時(shí)，調(diào)整合適的輔料加入量。

3、分別使用 70/140 目新砂及 140/70 新砂調(diào)整型砂粒度（原型砂的含泥量 11.42%）：

??

① ??1 月 16 日-1 月 21 日，五天共碾砂 4257 次，約循環(huán) 4257*3/900=14 次；每循環(huán)一圈的粒度約變化 0.26（每碾）； 因此 1 月 16 日型砂 AFS 值 49.15；從 1 月 16 日開始連續(xù)加入五天 70/140 的新砂調(diào)整粒度，每碾加入 60kg，1 月 21 日型砂 AFS 值為 52.84；

② 1 月 25-1 月 27 日，三天共碾砂 2165 次，約循環(huán) 2165*3/900=7 次；每循環(huán)一圈的粒度約變化 0.22（每碾）； 因此，1 月 24 型砂 AFS=52.44，當(dāng)型砂粒度達(dá)到 52-53 時(shí)，繼續(xù)加入 70/140 的新砂對砂系統(tǒng) AFS 的影響很小；從 1 月 26 開始連續(xù)加入三天 140/70 的新砂調(diào)整，每碾加入60kg，1 月 28 型砂的 AFS=54。

?(注：①一汽企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 70/140 石英砂 70,100,140 過篩率≥80%，其中 70,100 過篩率

≥60%；140/70 石英砂 70,100,140 過篩率≥80%，其中 100,140 過篩率≥60%；

②每碾碾砂量 3 噸，系統(tǒng)砂量估算 900 噸)

?

4、連續(xù)三個(gè)月含泥量與除塵量的對比情況：

????2~3 月由于北方氣候寒冷，冷的除塵管道在抽走熱的粉塵后，管道內(nèi)的粉塵遇冷凝

固，如果管道清理不及時(shí)，堵塞現(xiàn)象頻出，每天排放量 4~8 噸不等，砂系統(tǒng)的含泥量波動

較大，在此期間，只有通過增加除塵設(shè)備的風(fēng)量及疏通管道，提高其除塵能力，降低含泥

量；

????進(jìn)入 4 月份后，溫度逐漸升高，粉塵遇冷凝固現(xiàn)象不再出現(xiàn)，除塵量逐漸趨于穩(wěn)定，

達(dá)到每天 7-8 噸平均排放，含泥量波動范圍縮小；

降低型砂系統(tǒng)含泥量還可通過加新砂或降低輔料加入量，在試驗(yàn)結(jié)論中將闡述該兩種

方法的弊端。

五、試驗(yàn)結(jié)論

1、 型砂輔料有效量調(diào)整

膨潤土晶體受熱造成一定程度破壞，再加水混合后濕態(tài)黏結(jié)力將明顯下降。更高溫度

和更長時(shí)間加熱后，膨潤土的晶體結(jié)構(gòu)完全破壞，就變成沒有黏結(jié)力的“死黏土”。鑄件

厚度增大，砂鐵比低，澆注溫度高和冷卻時(shí)間長都都使膨潤土的燒損量增多。

判斷型砂中有效煤粉是否足夠的最直接方法是觀察鑄件表面的光潔程度和有無粘砂。

受到澆入金屬液熱作用，舊砂中一部分煤被燒損，需要補(bǔ)充。另一方面，新加入材料如新

砂、混入芯砂和膨潤土也需要靠加入煤粉使達(dá)到有效煤粉量的水平。混砂時(shí)煤粉總加入量

是燒損量與額外補(bǔ)充量之總和【5】。（有效煤粉即相當(dāng)于文中的有效添加劑）

2、型砂粒度的調(diào)整：

高壓造型的型砂粒度一般為 50/140，而樹脂砂芯粒度大多是 50/100 或更粗些。芯砂

混入量過多就會影響整個(gè)濕型舊砂的粒度變粗，從而引起型砂透氣性增高，鑄件表面變得

粗糙。為了保持型砂的粒度不致變粗，可將除塵系統(tǒng)的微粒回收到舊砂中。或是加入細(xì)粒

新砂來調(diào)整；如文中所提的鑄造廠，當(dāng)型砂的 AFS 達(dá)到 48 左右時(shí)，通過連續(xù)加入 70/140

或 140/70 的新砂調(diào)整；但是，由于鑄件潰散入砂系統(tǒng)的芯砂量已經(jīng)很大，如果型砂粒度不

是粗化到難以承受的程度，新砂不建議如此連續(xù)大量的加入，否則會由于新砂量過大對型

砂系統(tǒng)的其他性能指標(biāo)（含泥量，有效量以及強(qiáng)度）帶來影響； ?

3、含泥量的調(diào)整

含泥量的升高，會導(dǎo)致型砂透氣性下降，澆注過程中會產(chǎn)生“氣爆”現(xiàn)象，鑄件就會

因爆炸粘砂報(bào)廢。型砂系統(tǒng)的含泥量不能過高；降低砂系統(tǒng)的含泥量可通過降低輔料加入

量，但是有效膨潤土量的降低會導(dǎo)致型砂強(qiáng)度下降，起型能力以及抗夾砂能力降低；有效

添加劑量的降低會導(dǎo)致型砂的抗粘砂能力下降。

如果增加新砂的加入量調(diào)整含泥量，首先計(jì)算出各種新加入材料在澆注后的型砂中產(chǎn)

生多少泥分，才能計(jì)算出這些泥分需要加入多少原砂才能夠使型砂含泥量符合工藝規(guī)定。

如文中所提的鑄造廠每碾加 30 公斤的新砂，含泥量可降低 0.1%；但是新砂加入量過多，

不但造成成本的浪費(fèi)而且還會使型砂系統(tǒng)舊砂比例下降將使型砂性能降低，型砂發(fā)散，影

響型砂的起模能力，砂型在澆注過程中出現(xiàn)沖砂現(xiàn)象；

因此，筆者認(rèn)為如果能通過調(diào)整除塵設(shè)備控制砂系統(tǒng)的含泥量才是最佳選擇。

總而言之，穩(wěn)定型砂系統(tǒng)就是為了能夠生產(chǎn)出品質(zhì)優(yōu)良的鑄件。通過這一理念我們要

?

不斷的根據(jù)變化的生產(chǎn)條件調(diào)整型砂工藝，以滿足生產(chǎn)需求。