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粘土濕型砂及其控制要點（三）

澆注、落砂后回收砂的處理

用粘土濕砂造型工藝時，澆注以后，除粘在鑄件上的少量型砂隨鑄件轉(zhuǎn)移到清理工部脫除，不能循環(huán)使用外，大量的型砂都要回收，經(jīng)處理后循環(huán)使用。

配制粘土濕型砂時，回收砂用量一般都在90%以上，如果對回收砂的處理不當，無論怎么樣加強混砂，無論添加什么輔助材料，都不可能得到質(zhì)量良好的型砂。所以。對回收砂進行有效的處理，是保證型砂質(zhì)量的關鍵。

1、回收砂溫度的控制

熱砂問題，己被公認為是采用粘士濕型砂鑄造工藝時必須面對的大問題。型砂溫度太高，鑄件容易產(chǎn)生夾砂、表面粗糙、沖砂、氣孔等缺陷。熱砂對鑄件質(zhì)量的負面影響，主要由于以下幾個方面：

◆由于熱砂使水分蒸發(fā)，混砂時無論怎樣注意，也難以控制型砂的性能;

◆將熱型砂送往造型機的過程中，由于水分損失，型砂性能改變，

造型時實際上用的型砂，其性能與混砂時測定的有所不同；

◆造型時，熱型砂的水分容易在模樣表面上凝結，導致型砂粘模；

◆合型后，熱砂的水分蒸發(fā)，凝結在冷的芯子上，會使芯子的強度降低，鑄件也易于產(chǎn)生氣孔；

◆如果回用砂要貯存在砂斗中備用，則熱砂容易粘附在砂斗壁上。嚴重時，砂斗四周堵滿了型砂，只剩中間一個孔洞，使系統(tǒng)中的型砂只有一部分循環(huán)使用，型砂周轉(zhuǎn)快、溫度又會進一步提高，使熱砂問題更加嚴重。

多高溫度的砂算是熱砂?判斷熱砂的溫度界限，是看其是否使混砂、造型及鑄件質(zhì)量方面出現(xiàn)問題。對此，許多研究者從各方面進行了研究：有人研究了型砂溫度對其性能穩(wěn)定性的影響；有人研究了溫度對膨潤土-水系統(tǒng)流變性的影響；有人研究了型砂溫度與鑄件質(zhì)量的關系。各方面的研究都得到了一致的結論，即：為保證型砂的性能穩(wěn)定，溫度應保持在50℃以下。

使型砂冷卻，有效的辦法是加水，但是，簡單的加水，效果是很差的，一定要吹入大量空氣使水分蒸發(fā)，才能有效地冷卻。因為水的蒸發(fā)熱是其比熱的540倍。

目前，回收砂冷卻裝置的品種、規(guī)格很多，主要有冷卻滾筒、雙盤冷卻器和沸騰床等。無論采用何種冷卻裝置，在回收砂進入冷卻裝置前先加足夠量的水、然后充分鼓風使水分蒸發(fā)都是十分重要的。

2、增加回收砂與水分作用的時間

幾乎所有的鑄造廠都重視混成砂的水分，但是，對于嚴格控制回收砂水分的重要性，多數(shù)鑄造廠都缺乏足夠的認識。實際上，如果不嚴格控制回收砂的水分，就不可能保持型砂的質(zhì)量穩(wěn)定。

加水潤濕膨潤土，其吸水膨脹需要很長的時間，向已經(jīng)吸收了一部分水的膨潤土進一步加水，吸水過程就容易得多，這一點已為許多研究試驗所證實。

鑄型澆注后，由于澆注金屬的熱影響，相當一部分砂粒表面上由粘土膏形成的粘結膜已脫水干燥，潤濕這種脫水膨潤土比潤濕粉狀膨潤土更為困難，因為其表面面積減少了。如果回收砂以這種狀態(tài)進入混砂機混制，雖然水分的數(shù)值是符合要求了，但所加的水不能使膨潤土充分膨脹，發(fā)揮更好的作用。結果導致混砂效率降低，混成砂的質(zhì)量不佳，而且很不穩(wěn)定。

近年來，國外很多高水平的鑄造廠，都將盡可能早地向落砂后的回收砂中加水作為改善型砂質(zhì)量的重要措施。

采用較多的方式是：回收砂送入冷卻裝置之前，先加入足夠的水，使回收砂冷卻之后的水分僅略低于混成砂的預期水分。也有些鑄造廠在落砂之后立即向回收砂中加水。

采取這樣的措施，大幅度增加了回收砂中已脫水的膨潤土與水作用的時間，使水-粘土系統(tǒng)能更好地發(fā)揮其粘結作用。然后，在混砂過程中，只需補加少量的水和其他附加物，不僅可提高混砂效率，而且可得到質(zhì)量高而且穩(wěn)定的型砂。

基于這種認識，目前，各工業(yè)國的一些高端鑄造企業(yè)，在回收砂進入終混砂機上的儲砂斗前，用混砂設備對其進行一次預混。預混時，加入水和補加的膨潤土，使型砂中的水和粘土得到更好的調(diào)制，調(diào)勻后又有一段“熟化”的過程，然后在終混機中只加煤粉、淀粉和少量的水調(diào)整型砂的性能。天津新偉祥鑄造公司，為確保粘土濕型砂的質(zhì)量，采用德國Eirich 混砂機作為預混設備。

3、回收砂的粒度

對于用粘土濕型砂制造的鑄鐵件，型砂的粒度以細一些為好。由于混砂時回收砂用量一般都在90%以上，決定型砂粒度的主要因素是回收砂。新砂加入量很少，不可能靠加入新砂來改變型砂的粒度。所以，應該經(jīng)常檢測系統(tǒng)中砂的粒度。

檢測粒度時，取樣后先清洗、除去泥分(可用測定含泥量時剩下的砂樣)，烘干后篩分，觀察其粒度分布情況。

(1)140目篩上的砂粒應在10~15%之間。保持較多的細砂，可以減輕鑄件表面粘砂。而且，可增加砂粒之間粘結橋的數(shù)量，從而降低型砂的脆性，避免沖砂缺陷。此外，這對提高型砂濕強度、干強度和水分遷移后增濕層強度都有好處。

(2)200目篩、270目篩和底盤上細砂的總和應盡量地少。這樣的細粉對改善鑄件表面質(zhì)量的作用不大。卻會使混成砂的水分較高，而且會使型砂的透氣性降低。細粉的總和一般應少于4%。

4、吸水細粉的含量

吸水細粉主要是死粘土，還包括已經(jīng)焦化的煤粉細粒和其他細粉。

吸水細粉的含量并非越低越好，好將其控制在2~5%之間。

通常認為，混砂時吸水細粉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分增高。但是，據(jù)目前大家的認識，吸水細粉的吸水能力比膨潤土強，而保持水分的能力卻低于膨潤土。因此，在型砂中加水量略有不當時，吸水細粉對型砂性能有一定的“微調(diào)與穩(wěn)定”的作用。水分高時，細粉先吸水，可以使膨潤土所吸收水比較穩(wěn)定一致。型砂在輸送過程中水分蒸發(fā)時，吸水細粉所吸的水先蒸發(fā)，而粘結砂粒的粘土膏中的水分則較為穩(wěn)定，型砂的性能也就波動較小。

吸水細粉含量太高也不好，這會使型砂的水分較高，易于導致鑄件上產(chǎn)生針孔、表面粗糙和砂孔等缺陷。

吸水細粉含量太低，則型砂的性能（尤其是可緊實性）不易穩(wěn)定。