夹砂的分析与防止

第六节　夹砂的分析与防止

夹砂结疤是在铸件表面产生的疤片状金属突起物，其表面粗糙，边缘锐利，有一小部分金属和铸件本体相连，疤片状突起物与铸件之间有砂层。

1.夹砂结疤产生的原因

铸件产生夹砂结疤缺陷与铸件结构和造型方法、型芯砂质量和浇注等因素有直接关系。

（1）强烈热辐射作用。铸件的大平面处在水面位置，见图6-40（a），高温金属液进入铸型后，对上型大平面长时间高温热辐射作用，上型表层成为干燥层，干燥层后面形成水分凝集区，干燥层与水分凝集区脱离而产生鼓胀现象，如图6-40（b）。如果鼓胀层破裂，金属液进入，如图6-40（c）所示的裂口，浇注凝固后铸件上出现如图6-40（d）所示的夹砂结疤缺陷。

图6-40　鼓胀破裂夹砂结疤缺陷

（a）水分凝集（b）产生鼓胀（c）鼓胀破裂（d）夹砂结疤缺陷铸件

（2）砂型（芯）质量。型（芯）砂中粘结剂加入量不够或粘结性能差，型（芯）紧实度不够，涂料层粘附性差，烘干质量未达到要求，湿型浇注含水量偏高等，都易在金属浇入铸型后使其产生型壁开裂现象，铸型浇满后产生夹砂结疤。

（3）金属液质量与浇注速度。对于型腔底面是大平面的铸型，金属液流动性太差，金属液不能较快覆盖型腔底面，使铸件产生底部夹砂缺陷。浇注速度太慢，使型腔底面未能即刻覆盖，而且型腔上方长时间受热辐射作用，铸型下方或上方都可能出现开裂，并产生夹砂结疤缺陷。

2.防止铸件夹砂结疤的措施

（1）大平面铸件可采取倾斜浇注，也可在大平面上插钉加固。

（2）在型（芯）砂中适当增加粘结剂用量，少用收缩性大的粘结剂。降低湿型含水量，增加铸型湿强度，多开通气孔。

（3）熔炼时，减少金属液杂质含量，增大金属液的流动性，加快浇注速度，减少对型壁的热辐射时间。

[实例1]湿型浇注拖拉机履带板（图6-41）。

图6-41　履带板筒图

高锰钢铸件，浇注温度≤1420℃（光学高温计），浇口杯钢液结膜时间≤15s。每块履带板重9.1kg，每箱（910mm×600mm×175mm/200mm）4块，用φ40mm直浇道从4块履带板模板中心引入钢液，经横浇道（2个）、内浇道（8个，每个横截面积为2cm²）从履带板中心线两侧引入，浇注重量速度为6～7kg/s。

图6-42右边表示出铸件上表面，邻近内浇道部分有结疤，左边表示出铸件下表面的凹槽，邻近内浇道部分出现结疤，结疤的金属凸出物一般高出铸件表面2～10mm，面积约12cm²。

原因分析：是由于湿型水分凝聚区的形成，该区的热湿拉强度过低，拱起的干砂层由于砂型的紧实度差（砂型硬度60～80），故干砂层容易脱落，导致结疤缺陷的形成。

消除结疤的措施：型砂质量差是产生这种缺陷的根源。延长型砂混碾时间长达20min，亦无济于事。采用面砂层造型也无效果，但往面砂中加木屑则效果显著。或是木屑混入背砂中使整个系统的型砂性能改变，而又不满足其他生产线的要求，故此措施未在生产中推行。

试用重油面砂后，消除了结疤。不同配比试验结果：当重油加入1%时，型砂热压应力大幅度降低，铸件上无结疤，有少量夹砂；当重油加入量为2%时，不仅无结疤，而且完全消除了夹砂缺陷。重油砂面砂配比及工艺性能如表6-8所示。

表6-8　防夹砂重油砂

[实例2]如图6-42所示铸钢支架，按原工艺，钢液从两个顶冒口（图6-43正视图）浇入砂型型腔中。在对应于冒口附近型腔底面的铸件表面上，发现较大面积的结疤缺陷。这是由于浇注初期，从冒口流下的钢液还不足以覆盖支架水平壁图示位置的型腔平面，从该平面上流过后的钢液再填充铸件垂直肋的型腔，结果在该型腔平面上造成不断流过钢液，又无钢液压住的最不利的慢流充型状况，导致该平面表层的干砂层极易膨胀鼓出、翘起、开裂，继而干砂层被钢液流束夹带冲走，造成最严重的结疤缺陷。

防止措施：改变浇注系统引入位置，从铸件端部设置内浇道，使钢液由此进入型腔。这样使钢液通过垂直肋直达型腔最低部位一侧立壁，不会发生水平壁平面钢液漫流而又不压住的不利状况。改变浇注系统引入位置后，就消除了结疤缺陷。

图6-42　铸钢支架

[实例3]图6-43，凸台支架铸钢件，重60kg。

图6-43　凸台支架铸钢件

钢液从图中顶视图一侧冒口进入。上型三角形凹槽吊砂对着侧冒口。大部分钢液从凹槽吊砂下面通过，然后流到型腔各部分。由于凹槽吊砂表面受到较长时间的辐射热作用，铸件凹槽表面结疤极其严重。后来钢液改从顶冒口进入型腔，侧冒口改为排气冒口，凹槽处的结疤就不再出现。