1.CO2水玻璃砂中砂包裹体的分析;
1.夹砂的形成机理:当熔融金属倒入砂型时,一方面,当型腔未充满,熔融金属未凝固时,熔融金属作用于型腔表面的砂层,砂型表层温度急剧上升,使表层受热迅速膨胀,产生热应力;另一方面,当砂型表层产生的水蒸气通过砂型内部时,在表面干燥层下被冷却冷凝,成为水饱和冷凝的薄层。这一层的热强度很低,只有正常湿强度的一小部分。由于应时膨胀的热应力,表层被迫沿着水分凝结层和拱形滑动。此时,熔融金属尚未充满,熔融金属的压力晚于表层的拱裂。砂型开裂后,当熔融金属从裂纹侵入并冷却固化时,形成夹砂。
2.水玻璃砂不易形成夹砂的机理:在低温下,水玻璃型砂由于模具的刚性,不能吸收膨胀,应力会很大;相反,在膨胀较大的高温下,由于模具表现出粘弹性并能在一定程度上吸收膨胀,应力较小。由于水玻璃砂具有加热后先膨胀后收缩的特点,不易产生夹砂。
3.夹砂原因分析:CO2水玻璃砂不易形成夹砂。为什么是夹砂?从夹砂形成的机理可以看出,在以石英砂颗粒为骨架的铸造条件下,型腔表面砂层的热膨胀和水在铸型内的迁移是夹砂形成的外因。砂层膨胀产生的热应力是表面起拱的驱动力,砂层的允许变形能力和层间连接强度是表面起拱和开裂的阻力。从这个意义上说,夹砂是由于摇枕和侧框浇口的侧热效应强,型砂热膨胀大,对变形的容忍度差,表层砂层与内层连接强度不足,型砂含水量高(模具干燥不充分)造成的。从夹砂形成的时期来看,模具还没有满。从这个意义上说,夹砂的周期与模具的吹干程度密切相关:吹干不透,干强度差,夹砂的临界时间容易被模具缩短。从夹砂缺陷的情况来看,夹砂发生在浇口引入平面的表层或更深层,说明金属液热效应强,型砂热膨胀大。这主要取决于原砂化学成分的性质和粒度的级配。同时,二氧化碳硬化时,模具透气性差,脱水性差,含水量高,强度不足。透气性差,导热性差,水饱和凝结区离模具界面很近,容易缩短夹砂的临界时间。
二.生产中防止CO2水玻璃砂夹砂的措施:1.降低热膨胀,延缓夹砂时间,提高耐受性。
(1)使用膨胀系数小的原砂,即选择好的砂源。主要从砂源的化学成分、粒度和粒度等级来看,有必要提高耐受性,选择粗原砂。用50/100原砂代替40/70原砂,效果明显。
(2)降低浇注温度,采用快速浇注速度,减少热强度和过热时间。原来浇注速度是28秒到38秒,现在浇注速度是25秒到35秒。
(3)避免水平浇注、倾斜浇注或尽量使大平面远离内浇道过热区域。通过改变内流道的引入位置,将摇枕和侧架从顶部改为侧面,工艺复杂,效果不明显。
(4)控制型砂的密实度,在用成型机成型的情况下,补充压实两遍,有一定的效果。
2.提高模具的连接强度,使水饱和区远离模具壁。
(1)型砂应适当增加硅酸钠的含量,控制适当的水分,以提高干强度。硅酸钠的添加量从7%增加到8%。
(2)通过造型增加表层砂的厚度。首先,通过增加厚度,提高模具的有效强度壁厚;第二,保持含水量高的背砂远离模壁,含水饱和区相应远离模壁。表层砂层厚度从30~40毫米增加到50~100毫米。
(3)吹二氧化碳使模具变硬,盖内安装电热板加热。(1)通过加热和二氧化碳联合硬化提高模具强度;其次,通过组合硬化,降低了模壁的含水量。含水量越小,夹砂临界时间越长,抗夹砂能力越强。同时,在硬吹时,扎通气孔更有利于提高硬化强度,降低模壁硬化层的含水率。工艺措施要求吹气罩内增加电加热板,模具应有足够的通气孔。
(4)在型砂中加入促硬成分,提高模具整个面砂部分的硬化强度,同时提高溃散性。在表面砂中加入0.5%的含促硬成分的改性剂。
(5)在大平面上插入钉子和油漆,增加连接强度。原来的工艺措施需要在大门侧的大平面上插钉子和刷油漆。
(6)提高背砂的强度和透气性,以满足保证表面砂和提高硬吹效果的需要,同时提高模具的导热性。一定时期更换背砂,使用30/50粗砂。
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