對(duì)于V法鑄造企業(yè)，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品特點(diǎn)、V法鑄造特性及其主輔材料的功用，通過(guò)不同型砂對(duì)鑄造工藝、砂處理設(shè)備、真空設(shè)備和工藝裝備設(shè)計(jì)的影響，以及對(duì)生產(chǎn)成本、產(chǎn)品質(zhì)量、健康和環(huán)保控制等諸多方面的影響，根據(jù)涂料不同骨料組配的特性，合理地選擇V法鑄造用型砂；分析砂溫對(duì)砂處理設(shè)備設(shè)計(jì)和鑄件質(zhì)量控制的影響，從而科學(xué)和適宜地進(jìn)行砂溫控制。在進(jìn)行生產(chǎn)線方案和布局設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、工裝模具設(shè)計(jì)之前，應(yīng)根據(jù)工廠實(shí)際和產(chǎn)品類型及質(zhì)量要求，進(jìn)行V法鑄造用型砂和砂溫控制方面的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)V法鑄造的經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保、安全、可靠的生產(chǎn)。

 

V法鑄造用型砂的選擇

 

企業(yè)在確定立項(xiàng)前，除了組織進(jìn)行工藝技術(shù)、工藝裝備、設(shè)備及生產(chǎn)線方案的設(shè)計(jì)和評(píng)審?fù)猓瑧?yīng)結(jié)合企業(yè)實(shí)際和產(chǎn)品要求，科學(xué)、經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行相關(guān)主輔材料的選擇，主要是型砂、芯砂、薄膜和涂料，這其中也包括冒口、芯撐和冷鐵等。以前，我們比較關(guān)注的是V法鑄造的三個(gè)關(guān)鍵元素，即真空、V法鑄造用EVA塑料薄膜和V法涂料，而對(duì)于型砂，則沒(méi)有給予太過(guò)關(guān)注，系統(tǒng)的相關(guān)論述也相對(duì)較少。

 

一般情況下，大家基本上都是沿襲普通砂型鑄造工藝和傳統(tǒng)，習(xí)慣性地依據(jù)產(chǎn)品材質(zhì)選擇不同類型的砂子作為型砂。即是選擇硅砂作為V法鑄造用型砂，對(duì)其技術(shù)要求基本上也是處于一種籠統(tǒng)、甚至模糊的認(rèn)知狀態(tài)，考核的項(xiàng)目及指標(biāo)的依據(jù)也不夠全面。特別是近年來(lái)，不少企業(yè)推出了一些新型的非石英砂和人造砂，一些企業(yè)紛紛跟從，也有不少企業(yè)不知所從。

 

自從引進(jìn)日本V法鑄造工藝以來(lái)，國(guó)內(nèi)關(guān)于型砂的研究實(shí)踐及研究總結(jié)較少，或者論述比較簡(jiǎn)單，不夠深入，甚至出現(xiàn)斷章取義地引述。事實(shí)上，日本方面關(guān)于V法鑄造用型砂進(jìn)行了相當(dāng)系統(tǒng)、詳細(xì)的研究和總結(jié)。鑒于上述這些情況，結(jié)合自己的生產(chǎn)實(shí)踐和理論掌握程度，對(duì)于V法鑄造用型砂的選擇進(jìn)行如下的分析。

 

鑄造用型砂的分類

 

鑄造用原砂按基本成分構(gòu)成來(lái)分類的話，分為硅砂（石英砂）和特種砂（即非石英砂）。

 

目前，鑄造用原砂以硅砂（石英砂）為主。這是由于硅砂資源豐富、價(jià)格相對(duì)低廉，其性能可以滿足一般鑄件的要求。對(duì)于特殊用途的鑄件或鑄件特殊需要，普通硅砂不能很好地滿足鑄件質(zhì)量要求，則需要采用特種砂作為原砂進(jìn)行鑄造生產(chǎn)。

 

硅砂（石英砂）按其來(lái)源和加工方式的不同，可以分為天然硅砂和人工硅砂兩大類。天然硅砂按成礦條件和特點(diǎn)，又可分為山砂、河砂、湖砂、海砂、風(fēng)積砂，而湖砂、海砂又可細(xì)分為海（湖）灘砂、沉積砂、堆積砂等。

 

特種砂（即非石英砂）分為石灰石砂（石灰石、大理石、白云石類型）、鋯砂（鋯英石砂）、鎂砂、橄欖石砂、鉻鐵礦砂、鈦鐵礦砂、剛玉砂、耐火熟料（鋁礬土砂、焦寶石砂、煤矸石砂）、碳質(zhì)砂（石墨和焦炭）、鈦渣（鉻渣、釩渣）砂等。

 

硅砂（石英砂）的特性

 

硅砂（石英砂）來(lái)源廣，價(jià)格便宜，能夠滿足一般鑄件的要求。

 

硅砂的礦物成分和化學(xué)成分直接影響砂子的耐火度、熱化學(xué)穩(wěn)定性和復(fù)用性，對(duì)鑄件表面粘砂情況影響很大。

 

硅砂（石英砂）為酸性砂，易與液態(tài)金屬中的堿性金屬氧化物生成低熔點(diǎn)的硅酸鹽，致使鑄件粘砂。硅砂熱膨脹很大，常使鑄件產(chǎn)生夾砂。由于熱應(yīng)力的作用，砂粒易破碎變細(xì)，致使砂子的復(fù)用性下降。對(duì)于大型鋼鑄件，特別是合金鋼鑄件，硅砂（石英砂）則不能完全滿足其要求，須采用特種砂或局部采用特種砂來(lái)滿足鑄件質(zhì)量要求。

 

特種砂的特性

 

特種砂大都具有耐火度高、導(dǎo)熱性好、熱膨脹系數(shù)小、熱化學(xué)穩(wěn)定性好、抗熔渣侵蝕能力強(qiáng)的特點(diǎn)，不同的特種砂則分別具有酸性、堿性和中性的特點(diǎn)，可以根據(jù)鑄件對(duì)型砂的特性需要進(jìn)行選擇。但是，由于多是經(jīng)過(guò)選礦或焙燒加工的產(chǎn)品，價(jià)格較貴，資源比較短缺。特種砂主要用于合金鋼或容易粘砂的碳鋼鑄件，特別是凝固慢、清砂難、易粘砂這類鑄件。以及用于要求鑄件尺寸穩(wěn)定、熱應(yīng)力小的部位，使用特種砂利于保證鑄件尺寸精度和消除裂紋缺陷。

 

V法鑄造用型砂特性及分析

 

V法鑄造工藝緣于普通砂型鑄造，但是又有別于普通砂型鑄造。所以，V法鑄造用型砂的選用也同樣有別于普通砂型鑄造，不宜照搬照用。必須結(jié)合鑄件的材質(zhì)、形狀大小、結(jié)構(gòu)、鑄造工藝、工藝裝備設(shè)計(jì)、真空系統(tǒng)、砂處理設(shè)備、產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量要求、生產(chǎn)成本、安全環(huán)保等諸多方面進(jìn)行科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的分析和選擇。

 

根據(jù)世界各國(guó)多年來(lái)對(duì)V法用型砂的研究成果，結(jié)合自己的V法工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐，以下關(guān)于型砂特性的論斷和總結(jié)對(duì)于V法用型砂的選用至關(guān)重要，匯總至此。

 

1、硅砂震動(dòng)6秒后，型砂的緊實(shí)度已基本達(dá)到最大值，再震動(dòng)也不再有大的變化。

2、型砂振實(shí)過(guò)程中，砂子粒度越大，型腔擴(kuò)張?jiān)叫?，但大顆粒砂子易粘砂。

3、生產(chǎn)鑄鐵件，最好采用中等透氣性的砂子，鑄鋼件選用透氣性較高的砂子較好。在透氣性低的情況下，鑄鐵件中易產(chǎn)生侵入性氣孔，而在鑄鋼件則由于表面窩氣而使鑄件表面不平整。

4、采用有棱角的造型材料比用圓顆粒造型材料的跨型強(qiáng)度更高。圓形顆粒在一起時(shí)會(huì)有較大空隙。所以次棱角形的顆粒通常會(huì)更好一些，尖角形的砂子在振動(dòng)時(shí)會(huì)阻止運(yùn)動(dòng)。砂粒形狀應(yīng)該選擇次棱角形或圓形，尖角的砂盡量不要使用。

5、細(xì)粒度型砂可使鑄件獲得較高的表面光潔度，并能防止金屬液在真空作用下滲入砂粒間隙，造成鑄件機(jī)械粘砂或毛刺；和粗砂比較，細(xì)砂制成的砂型的透氣性差，澆注時(shí)薄膜燒失后，漏氣量小，利于保持砂型內(nèi)外壓差；細(xì)的砂子意味著顆粒表面積增大，讓粘土和涂料附著困難。

6、V法造型使用細(xì)砂能夠保證鑄件的表面光潔度，粗砂子則易產(chǎn)生毛刺。隨著鑄件壁厚的增加，毛刺越多，要得到表面光潔的厚壁鑄件，解決的辦法是把砂子和細(xì)粉混合。

7、在砂子篩號(hào)分布方面，距離大的兩種粒度的砂子的混合料，具有最佳的效果，但混合砂充填時(shí)易發(fā)生“偏析”，影響鑄件質(zhì)量；硅砂顆粒的大小和分布狀況對(duì)硅砂的燒結(jié)點(diǎn)、熱導(dǎo)率以及混合料的透氣性、強(qiáng)度都有一定的影響；砂子粒度的分布傾向于適當(dāng)分散，三篩集中率不宜過(guò)高，“三篩集中”、合理鑲嵌原理的“雙峰級(jí)配”和“五篩分布”效果較好。

8、鑄件較厚部分的滲透性直接與AFS（平均細(xì)度）數(shù)值相關(guān)，砂子的AFS為100或者更大時(shí)，金屬無(wú)法滲透，但當(dāng)粒度小于100時(shí)，將會(huì)在鑄件的大部分發(fā)生滲透。鑄鐵或者有色合金所用砂的AFS粒度應(yīng)該超過(guò)100，大型鋼件中要求AFS粒度最小為63。砂子的AFS數(shù)與澆注溫度成反比，也就是說(shuō)，澆注溫度越高，砂子越粗糙。

9、鑄型強(qiáng)度方面，從鑄型表面到鑄型的幾何中心的方向上，鑄型的真空度逐步降低，而且真空度越低，降低的梯度越小。

10、V法鑄型的抗壓強(qiáng)度、填充密度與負(fù)壓度有關(guān)，也與砂子的粒形和粒度有關(guān)；圓形砂填充能力較高，但抗壓強(qiáng)度低；棱形砂抗壓強(qiáng)度較高，填充能力低；砂子粒度具有某種程度的角形對(duì)V法造型是比較適宜的；粗細(xì)砂粒配成的混合料，填充密度最大；增大激振頻率可在短時(shí)間內(nèi)得到高的填充密度。

11、生產(chǎn)灰鐵件時(shí)，要注意鑄型冷卻能力大帶來(lái)對(duì)鑄件的激冷效應(yīng)。采用V法造型工藝生產(chǎn)薄壁鑄鐵件的白口傾向比濕型的大，而對(duì)于壁厚較厚的鑄鐵件呈現(xiàn)相反的規(guī)律。

12、含泥量大的型砂降低砂型的透氣性；顆粒粗、分布集中的原砂制備的混合料透氣性好；粗砂的耐火度較細(xì)砂高。

13、不同熱傳導(dǎo)率的型砂，其負(fù)壓鑄型的冷卻能力不同，按硅砂、碳化硅砂、鋯砂、鋼丸和硅砂混合料、鋼丸的順序依次增加；但是，鑄件的宏觀組織和機(jī)械性能不受鑄型冷卻能力的影響。

14、 經(jīng)過(guò)多次澆注使用的舊砂（即再生砂），其高溫?zé)崤蛎浟勘刃律靶?；硅砂的二氧化硅含量越高，硅砂的耐火度也越高，硅砂的高溫?zé)崤蛎浟恳蚕鄳?yīng)增大，價(jià)格也相應(yīng)提高。

15、V法造型鑄件冷卻的后期階段，鑄件冷卻緩慢的原因是由于向鑄型壁的散熱強(qiáng)度隨著真空度的提高和砂子粒度的減小而降低。若型砂中含有粘結(jié)劑，散熱強(qiáng)度就提高，而造型材料中的水分對(duì)散熱強(qiáng)度影響較小。

16、當(dāng)使用較重的砂子造型砂時(shí)，注意重量的增長(zhǎng)，它對(duì)震動(dòng)和起模會(huì)有不利影響。

17、使用橄欖石，應(yīng)在實(shí)際生產(chǎn)中密切控制，因?yàn)樗淖茰p要比硅石高15%。

18、V法鑄型的冷卻速度慢，并且石英砂和鋯砂生產(chǎn)的兩種試棒的凝固速度沒(méi)有差別。這是因?yàn)樵赩法鑄型中，沒(méi)有水分、粘接劑和空氣循環(huán)，鑄件的熱量主要通過(guò)鑄件的暴露表面或鄰近位置的砂子傳到空氣中。對(duì)于鑄鐵，采用V法澆注薄壁鑄件，不出現(xiàn)碳化物；然而，在生產(chǎn)率高的情況下，V法較低的冷卻速度將致使生產(chǎn)過(guò)程變慢。對(duì)于鑄鋼，較慢的冷卻速度利于補(bǔ)縮，但凝固時(shí)間延長(zhǎng)，將增加偏析。

19、樹(shù)脂涂料較易附著在砂子顆粒上，一般來(lái)說(shuō)較高的溫度像鐵和鋼的溫度會(huì)使涂料燒掉，但對(duì)熔點(diǎn)的像鋁、青銅等就不會(huì)出現(xiàn)這種情況，因而有必要加入一些新的砂子。

 

V法鑄造用型砂的選擇

 

鑒于上述試驗(yàn)總結(jié)和研究結(jié)論，V法鑄造涂料的技術(shù)水平和市場(chǎng)供貨現(xiàn)狀，并結(jié)合V法工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)于V法鑄造用型砂的選擇，建議從以下幾個(gè)方面進(jìn)行認(rèn)真的分析，并做出合適的選擇。

 

型砂種類的選擇

 

根據(jù)2.2中m)和r)關(guān)于“不同熱傳導(dǎo)率型砂的負(fù)壓鑄型的冷卻能力不同”和“V法鑄型的冷卻速度慢，并且石英砂和鋯砂鑄型生產(chǎn)的兩種試棒的凝固速度沒(méi)有差別”觀點(diǎn)，以及其它研究結(jié)論，無(wú)論是鑄鐵件、鑄鋼件和有色金屬鑄件，在鑄件沒(méi)有特殊要求和V法鑄造涂料能夠滿足要求的情況下，均可采用硅砂作為V法鑄造用型砂（高錳鋼除外）。

 

V法造型就是要采用更經(jīng)濟(jì)的手段生產(chǎn)比其它工藝更好的鑄件，如果仍舊依照普通砂型鑄造用砂的習(xí)慣來(lái)進(jìn)行V法鑄造用型砂的選擇，那么，V法涂料的作用則又是什么呢？我們完全可以依照普通砂型鑄造用砂的習(xí)慣來(lái)進(jìn)行V法鑄造涂料骨料的選配，用V法鑄造涂料來(lái)滿足不同材質(zhì)鑄件對(duì)于特種型砂的需求。實(shí)際上，我們的鑄造涂料企業(yè)通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)和研究，早已研發(fā)出適用于不同材質(zhì)鑄件的不同骨料或不同骨料配比的V法鑄造用涂料，各V法鑄造企業(yè)也都在運(yùn)用。比如，適用于V法鑄鐵件的各種石墨涂料，適用于V法鑄鋼件的各種鋯英粉涂料和鋁系、鎂系、鋁硅系、碳硅系、鉻鎂系復(fù)合涂料等。涂料的品種和性能已發(fā)生了革命性的改進(jìn)，而型砂的選用方面還沒(méi)有隨之改變，仍舊處于V法鑄造用涂料品種和性能單一的思維狀態(tài)。

 

如果我們大量采用市場(chǎng)短缺、價(jià)格昂貴的特種砂作為V法鑄造用型砂進(jìn)行V法鑄造生產(chǎn)，那么，除了增加型砂部分的成本外，由于比重和重量的緣故，真空系統(tǒng)能力、砂子輸送設(shè)備能力、砂處理能力、除塵能力等均需加大設(shè)計(jì)，V法系統(tǒng)設(shè)備的造價(jià)將大大提升，能耗也同時(shí)增加；造型設(shè)備的舉升和震動(dòng)負(fù)荷均大大提高，設(shè)備費(fèi)用自然提升。同時(shí)，鑄型重量的增大將降低其跨型強(qiáng)度，增大起模難度和塌箱幾率。

 

為了防止粘砂，亦可在鑄件厚壁和熱節(jié)處擺放特種砂；鑄件的縮孔和縮松可以通過(guò)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、冒口和冷鐵合理運(yùn)用進(jìn)行預(yù)防。完全沒(méi)有必要采用特種砂來(lái)解決上述鑄造缺陷，況且，采用特種砂也不能解決上述缺陷。同時(shí)，型砂和芯砂的不一致，砂處理和造型的難度進(jìn)一步加大。

 

綜上所述，在借助于V法鑄造用涂料和在鑄件厚壁、熱節(jié)處擺放特種砂及其它防止措施的前提下，優(yōu)先采用鑄造硅砂作為V法鑄造用型砂。

 

型砂成分的選擇

 

鑒于鑄造硅砂作為V法鑄造用型砂，其SiO2的含量將影響其耐火度、硬度、破碎率及復(fù)用性能。

 

硅砂的二氧化硅含量越高，硅砂的耐火度也越高，硅砂的高溫?zé)崤蛎浟恳蚕鄳?yīng)增大，高溫?zé)崤蛎浧扑閹茁室哺?，其價(jià)格也相應(yīng)提高。但是，硅砂的二氧化硅含量越高，硬度也越大，型砂在真空作用下破碎幾率和輸送過(guò)程的摩擦破碎幾率也將降低。

 

根據(jù)硅砂二氧化硅含量高低的性能差異和研究結(jié)果，按照GB/T 9442《鑄造用硅砂》和GB/T 26659《鑄造用再生硅砂》關(guān)于硅砂二氧化硅含量分級(jí)規(guī)定，鑄鋼件V法鑄造用型砂的含硅量應(yīng)選擇93～98級(jí)；對(duì)于鑄鐵件，V法鑄造用型砂的含硅量可以降低至90級(jí)；對(duì)于有色金屬鑄件，V法鑄造用型砂的含硅量可以降低至80級(jí)。

 

型砂顆粒形狀及角形因數(shù)的選擇

 

不同粒形的砂子，其抗壓強(qiáng)度、填充密度、跨型強(qiáng)度和透氣性不同，復(fù)用性也不同。

次棱角形顆粒造型材料比用圓顆粒造型材料的跨型強(qiáng)度更高；圓形顆粒有較大空隙，透氣性好，填充能力較高，但抗壓強(qiáng)度低；尖角形的在振動(dòng)時(shí)會(huì)阻止運(yùn)動(dòng)，且易于擠壓和磨損破碎；砂粒的粒形應(yīng)選擇次棱角形或圓形，但次棱角形的顆粒通常會(huì)更好一些，對(duì)V法造型是比較適宜的。

 

所以，綜合各項(xiàng)性能及環(huán)保除塵的要求，V法鑄造用型砂的粒形應(yīng)選擇符合GB/T 9442的鈍角形，其角形系數(shù)≤1.45。

 

型砂的含泥量分級(jí)選擇

 

型砂的含泥量大將降低砂型的透氣性，將影響鑄件質(zhì)量，但散熱強(qiáng)度將提高。

綜合產(chǎn)品質(zhì)量和健康、環(huán)保的需要，V法鑄造用型砂的含泥量應(yīng)選擇不大于0.5級(jí)。

 

型砂的含水量選擇

 

型砂含水量的大小影響型砂對(duì)V法鑄型填充能力和填充密度，以及抗壓強(qiáng)度和鑄型硬度。除此之外，還容易產(chǎn)生氣孔。在考慮鑄型和鑄件質(zhì)量要求的前提下，參考型砂的生產(chǎn)實(shí)際，V法鑄造用型砂的含水量應(yīng)按≤1.5進(jìn)行控制。

 

型砂的平均細(xì)度及粒度組成選擇

 

硅砂顆粒的大小和分布狀況對(duì)硅砂的燒結(jié)點(diǎn)、熱導(dǎo)率以及混合料的透氣性、強(qiáng)度都有一定的影響。

 

粗砂的耐火度較細(xì)砂高些，但砂子粒度越大，振實(shí)過(guò)程中型腔擴(kuò)張?jiān)叫。稚白右桩a(chǎn)生毛刺和粘砂。在振實(shí)過(guò)程、起模之后至澆注結(jié)束過(guò)程中易產(chǎn)生涂層開(kāi)裂，形成脈紋、突刺缺陷。

 

細(xì)粒度型砂可使鑄件獲得較高的表面光潔度，并能防止金屬液在真空作用下滲入砂粒間隙，形成鑄件機(jī)械粘砂或毛刺。同時(shí)，澆注時(shí)薄膜燒失后，漏氣量小，利于保持砂型內(nèi)外壓差。但細(xì)砂制成的砂型透氣性差，細(xì)砂子的顆粒表面積增大，讓涂料附著困難，容易造成涂層脫落或剝離。

 

無(wú)論普通砂型鑄造，還是V法鑄造，生產(chǎn)鑄鐵件，最好采用中等透氣性的砂子，鑄鋼件選用透氣性較高的砂子則較好。在透氣性低的情況下，鑄鐵件中易產(chǎn)生侵入性氣孔，而在鑄鋼件則由于表面窩氣而使鑄件表面不平整。要得到表面光潔的厚壁鑄件，解決的辦法就是把粗砂和細(xì)砂混合搭配。

 

根據(jù)日本方面的研究結(jié)果，在砂子篩號(hào)分布方面，距離大的兩種粒度的砂子的混合料，具有最佳的效果，但混合砂充填時(shí)易發(fā)生“偏析”，影響鑄件質(zhì)量；砂子粒度的分布傾向于適當(dāng)分散，三篩集中率不宜過(guò)高，“三篩集中”、合理鑲嵌原理的“雙峰級(jí)配”、“五篩分布”效果較好。

 

日本方面的試驗(yàn)結(jié)果顯示，55#、75#和100#砂的鑄型填充密度差不多。日本方面采用單一砂的做法，與我們大部分企業(yè)的做法相同，只是稍細(xì)一點(diǎn)而已。

 

為此，對(duì)于中大型鑄鋼件，V法鑄造用型砂采用粒度組成50/100、留量大于80%的硅砂；對(duì)于中小型鑄鋼件，V法鑄造用型砂采用粒度組成50/140、留量大于85%的硅砂。

對(duì)于中大型鑄鐵或有色合金件，V法鑄造用型砂采用粒度組成70/140、留量大于80%的硅砂；對(duì)于中小型鑄鐵或有色合金件，V法鑄造用型砂采用粒度組成70/200、留量大于85%的硅砂。

 

V法鑄造用型砂的砂溫控制

 

自V發(fā)鑄造傳入中國(guó)至今，無(wú)論生產(chǎn)何種材質(zhì)鑄件，對(duì)于砂溫的控制，我們都是沿用日本方面提供的“不大于50℃”的參數(shù)來(lái)控制的，砂處理設(shè)備也是按照這個(gè)溫度參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作的，尤其是砂溫調(diào)節(jié)器或砂子冷卻沸騰床等設(shè)備。到底這個(gè)砂溫參數(shù)是否科學(xué)、可行呢？沒(méi)有多少企業(yè)和工藝技術(shù)人員進(jìn)行驗(yàn)證。

 

V法鑄造用型砂砂溫現(xiàn)行控制范圍及存在問(wèn)題

 

自2003年介入V法鑄造工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐后，關(guān)于砂溫的參數(shù)控制，我也是和大家一樣參照“不大于50℃”這個(gè)數(shù)據(jù)。在進(jìn)行批量生產(chǎn)搖枕、側(cè)架的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在鑄件的分型面附近和鑄型上易產(chǎn)生涂料堆積的部位，尤其是鑄件的分型面附近容易出現(xiàn)珍珠鏈狀分布的夾雜性氣孔（包含砂子、涂料和熔渣）。一時(shí)也查找不到相關(guān)資料記錄，無(wú)法進(jìn)行分析，并推理其成因，長(zhǎng)時(shí)間得不到有效的解決。

 

在V法鑄造搖枕、側(cè)架的生產(chǎn)批量加大后，該類珍珠鏈狀分布的夾雜性氣孔消失了。通過(guò)查找、對(duì)比各項(xiàng)工藝參數(shù)的調(diào)整情況和操作質(zhì)量的變化情況，經(jīng)過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)和形成機(jī)理分析，發(fā)現(xiàn)是隨著用砂量的增加，冷卻滾筒的砂處理能力不足，致使砂溫上升至70度左右。在砂溫冷卻至50℃左右時(shí)，該類珍珠鏈狀分布的夾雜性氣孔將再次反復(fù)。湖北丹江口市的一家鑄造公司也出現(xiàn)同樣的情況，告知其提高砂溫后，缺陷自然消除。

 

缺陷成因分析及V法鑄造用型砂砂溫控制范圍

 

日本、德國(guó)、美國(guó)和加拿大關(guān)于V法鑄造的前期試驗(yàn)和研究比較詳細(xì)，其研究成果已為我們所用，但其中也存在個(gè)別論斷片面，甚至矛盾的情況，我們需要加以驗(yàn)證，并且這些成果多集中于鑄鐵件。V法鑄造工藝在中國(guó)推行了三十多年，工藝技術(shù)、主輔材料和生產(chǎn)裝備方面均取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但仍有不可預(yù)見(jiàn)的鑄造難題出現(xiàn)，需要我們進(jìn)行更多的基礎(chǔ)性研究，掌握更多的自主性知識(shí)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

 

鑒于上述砂溫控制方面存在的問(wèn)題和問(wèn)題解除的條件，通過(guò)多次的試驗(yàn)驗(yàn)證，其成因應(yīng)該是鑄型特殊部位涂料堆積及干燥狀態(tài)和澆注過(guò)程薄膜裂解氣化不良綜合所致。

 

造型過(guò)程中，負(fù)壓底板和模型體結(jié)合處由于覆膜不徹底，容易形成圓弧形拐角（非棱角形），涂料涂刷時(shí)，該拐角部位又容易產(chǎn)生涂料堆積，鑄型上其它類似拐角部位與此相同。涂料烘烤時(shí)，上平面易于干燥，而涂料堆積部位則比較困難，尤其是負(fù)壓底板和模型體結(jié)合處的拐角部位，由于其處于最低處，涂料干燥就更困難。

 

澆注過(guò)程中，上述涂料沒(méi)有干燥部位的薄膜則不能快速裂解氣化，而是表現(xiàn)出一般薄膜受熱收縮卷曲的特性，進(jìn)而將涂料和砂粒一起卷裹。隨著金屬液在鑄型的快速上升，沒(méi)有完全裂解氣化并裹挾著涂料和砂粒的薄膜停留在原始位置附近，進(jìn)一步裂解氣化，并被金屬液包覆。由此被包覆的涂料和砂粒要釋放氣體，則產(chǎn)生皮下或表面氣孔；金屬液包覆砂粒和涂料中的骨料則形成夾砂，涂料中的其它低熔點(diǎn)輔料則形成夾渣。

 

鑒于上述成因分析，由于型砂砂溫的提高，起模后至澆注前，較高溫度的砂子一直處于對(duì)涂料堆積部位進(jìn)行烘烤、干燥，這樣一來(lái)，堆積的涂料被充分干燥，且薄膜一直處于接近軟化狀態(tài)，薄膜殘余應(yīng)力極小，薄膜受熱時(shí)不易出現(xiàn)卷縮狀態(tài)，上述缺陷就不再生成。

 

根據(jù)上述成因分析和生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，V法鑄造型砂的砂溫應(yīng)當(dāng)控制在60℃～80℃之間，不能低于50℃。這樣一來(lái)，除了有效地解決了珍珠鏈狀?yuàn)A雜性氣孔外，還能降低砂溫調(diào)節(jié)設(shè)備負(fù)荷，節(jié)約能耗。

 

當(dāng)然，除了合理控制砂溫措施外，還要及時(shí)有效地清理涂料堆積，并合理布置氣塞，保持覆膜良好。

 

總結(jié)

 

對(duì)于V法鑄造用型砂的選擇，不能一味地沿用普通砂型鑄造的參數(shù)和方法。鑒于V法鑄造的真空、薄膜和涂層成型的特殊性，可以采用單一硅砂配合不同功用涂料的辦法，滿足不同材質(zhì)鑄件的鑄造特性要求，優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行鑄件生產(chǎn)。

 

在V法鑄造生產(chǎn)過(guò)程中，加大基礎(chǔ)性研究，除了深入挖掘和掌握其技術(shù)原理外，還要研發(fā)新技術(shù)、新材料、新設(shè)備，全面推動(dòng)V法鑄造技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展。