铸件缺陷分析技术讲座——第六讲 粘砂

《国际铸件缺陷图谱》一书中,将粘砂归类到严重的表面缺陷(D200),有关内容如表1。其中热粘砂长期被看成是产生粘砂缺陷的主要原因。天然砂是当时的造型材料,由于型砂烧结温度过低,在砂型表面最热部位,相应铸件表面粘附一层熔融的、呈玻璃状的砂即为热粘砂。直到本世纪初试用合成砂,硅砂的熔点比钢(铁与铜)的浇注温度高,只有通过化学反应产生低熔点物质之后才会产生热粘砂。

高密度造型灰铸铁件的粘砂分析与解决

分析了高密度造型灰铸铁粘砂机理及铁液动压力、静压力、摩擦阻力以及表面张力等因素对粘砂的影响,对铸件浇注冷却过程进行压力与温度场模拟,通过工艺试验和对缺陷区域进行显微组织检查,验证了粘砂机理。通过分析认为:不同类型粘砂发生于浇注凝固不同阶段,铁液充满型腔时发生动压力粘砂,可能产生静压力粘砂,共晶凝固后期由于石墨析出膨胀产生共晶膨胀粘砂,小制动盘铸件在浇注初期型腔有氧化气氛,也会有化学粘砂倾向。

铸铁石墨化共晶膨胀对粘砂的影响

为了解铸铁共晶膨胀粘砂产生原因,用带L型结构的阶梯试块验证灰铸铁共晶膨胀粘砂现象,发现共晶膨胀粘砂部位固定,均处于孤立热节处。通过对粘砂组织进行检验分析,认为粘砂发生于共晶凝固后期,当金属表面凝固一层固体外壳后,铸铁的共晶凝固石墨膨胀会将剩余液态金属渗透到靠近热节的砂型或砂芯中形成粘砂,且共晶膨胀粘砂与碳、磷含量和孕育有一定关系,与铁液温度、铁液静压力和动压力没有关系。

铸铁件粘砂缺陷的研究

按合金种类研究铸件缺陷可深化研究内容；深入研究铸铁粘砂缺陷肯定化学粘砂不会在铸件上出现。机械粘砂的主要影响因素是接触角和砂型空隙尺寸。铸铁件粘砂可以预测，从而在工艺设计中拟具措施防止。

防止铸件粘砂的若干工艺措施

该文叙及防止铸件粘砂的若干工艺措施,对防止铸件粘砂有一定实际意义。

V法铸造铸件粘砂成因及对策

根据铸件粘砂机理，从Ｖ法铸造的成型特征的角度分析了Ｖ法铸件的粘砂的原因。经长期生产实践的探索，总结出Ｖ法铸件防止粘砂的有效措施。

大型不锈钢铸件粘砂及表面烧结机理研究与改进

对采用呋喃树脂自硬铬矿砂生产高铬不锈钢水轮机叶片铸件表面易出现"釉化"涂料层、界面型砂"釉化"烧结和粘砂缺陷进行了研究,并提出了解决措施。铸件粘砂的主要原因为钢液透过涂料层渗入铬矿砂,在界面发生氧化还原反应,将铬铁矿砂的铁还原出来,还原出的铁和砂粒形成致密混合物,并附着在铸件表面形成"釉化"烧结层。还原出的铁和铬渣以及砂粒中的未反应物,形成了致密的机械混合物,和铸件金属直接相连,附着在铸件的表面,形成粘砂。锆英粉涂料本身也和高铬钢发生微弱的化学反应。用新型添加剂及复合涂料改进型砂和替代锆英粉涂料,提高了钢液和铬矿砂界面涂料层的致密度、化学稳定性和耐火性,可以有效地解决这类问题。

铬铁矿砂粘砂机理探讨

通过对高铬不锈钢用水玻璃铬铁矿砂以及在厚大铸钢上用呋喃树脂铬铁矿砂作造型材料产生“釉化”粘砂缺陷的分析，认为这是一类由铬铁矿砂在界面与高铬钢或铬铁矿砂与树脂碳化膜之间发生氧化还原反应，将铬铁矿砂中的铁还原出来，这种还原铁与砂粒形成致密混合物并紧密地附着在铸件表面而形成的“釉化”粘砂。

DZ22B高温合金定向叶片粘砂形成机制与抑制措施

采用SEM、EDS等分析手段研究DZ22B合金定向叶片粘砂层的微观形貌与化学组成。结果表明:合金熔体渗入型壳面层孔隙中,包覆部分陶瓷颗粒形成金属-陶瓷状粘砂缺陷;粘砂层主要成分为Al2O3,并含有Cr2O3和HfO2这两种合金熔体与电熔刚玉陶瓷型壳的高温界面反应产物;DZ22B合金定向叶片表面粘砂缺陷的形成机制是以热机械渗透粘砂机制为主;向型壳面层浆料中加入一定量的粘砂抑制剂,可显著改善电熔刚玉型壳面层抗合金熔体渗透性能,经浇注验证,叶片表面光洁无粘砂,呈现出明显的金属光泽。

消失模铸造中盲孔及细深孔粘砂问题的解决途径

揭示了消失模负压铸造中,盲孔和细深孔机械粘砂的机理,认为有3种途径可以解决机械粘砂:①减小涂料中粉料的粒度;②降低金属液温度;③减小负压。并指出防治机械粘砂的有效方法——用级配石灰石砂做涂料及填料。通过对铸钢件、铸铁件试验验证,级配石灰石粉做涂料和填料,可以有效减少粘砂。

用粘砂套管提高固井质量

大庆油田现已进入二次加密调整开发阶段，开采对象是一些低渗透薄油层和表外层。这些油层在纵向上与高渗透、高含水层交互。由于油层性质差，需经压裂后才能出油，所以必须保证在射孔、压裂后与高乡水层不串，这样才能达到挖潜的目的，故对固井质量提出了更高的要求。粘破套管在室内试验及现场应用结果证实，使用粘砂套管可以提高固井质量15％～30％，可增加10％的射孔厚度。这一工艺的应用，为油田后期薄油层的开发和改造挖潜创造了条件。

顶替速度对粘砂套管水泥环胶结强度影响研究

套管粘砂增加了管壁的粗糙度,造成部分钻井液滞留在砂粒间无法顶替,降低了水泥浆的顶替效率和粘砂套管的胶结强度。通过分析幂律水泥浆在套管-井壁环空中轴向紊流流场,计算粘砂套管水泥浆的顶替效率,并在此基础上建立考虑钻井液滞留的粘砂套管胶结强度计算模型。研究结果表明:随着水泥浆顶替速度增大,粘砂套管顶替效率逐渐增大,顶替速度为2.9m/s时,粘砂套管胶结强度达到最大值;粘砂套管破坏位置主要发生在胶结剂-砂粒界面,砂粒粒径4～6mm和6～8mm粘砂套管的胶结强度分别为1.509MPa和2.480MPa。

湿型砂中碳质材料的选用依据及其防粘砂机理

碳质材料的防粘砂机理是，在还原气氛下，碳质材料形成的气膜—光亮碳膜接力作用阻止了铁水向铸型的侵入。据此提出湿型砂中附加碳质材料的选用依据是，材料应有较强的光亮碳生成能力及较强的还原性气氛形成能力，有较高的分解起始温度和较宽的分解温度范围，有适当的发气量和发气速度等。

用醇基防渗透砂状涂料解决渗透粘砂的研究

介绍了一种用于厚大铸钢件生产、防止渗透粘砂的新型醇基砂状涂料.这种涂料的主要耐火骨料是75～200目铬铁矿砂、镁砂、刚玉砂等.尽管它是一种醇基砂状涂料,但具有悬浮稳定性高,涂刷流畅,涂层强度好等特点.试验和生产应用都表明,该涂料不仅能起到防钢液渗透粘砂作用,有效地提高铸钢件的表面质量,而且能取代铬铁矿面砂工艺.还初步探讨了这种涂料的防渗透粘砂机理.

欧Ⅱ发动机缸体缸盖内腔粘砂清理技术

采用一般涂料生产欧Ⅱ汽车发动机缸体、缸盖时,在缸体、缸盖内腔会有大量粘砂,用振击吹砂方式进行清理,效果不够理想。在本试验中,采用喷丸和吹气相结合的方式清理欧Ⅱ缸体、缸盖的粘砂,取得了理想的效果。最佳喷吹工艺为:对缸体喷丸流量0.3 kg/s,两个侧面各3孔,每孔喷20 s,吹气10 s;对缸盖喷丸流量0.2 kg/s,侧面3孔,每孔喷10 s,吹气10 s。

粘砂套管特性对声波幅度的影响研究

建立超声波在套管、粘胶剂及粘砂砂粒中的反射模型，计算超声波在每个介质层问的声波能量，并根据超声波的能量变化，分析粘砂套管的粘胶剂厚度和粘砂砂粒分布密度对反射波声幅大小的影响。理论分析与实验结果均表明，粘胶剂厚度与声幅成反比，当其厚度大于等于粘砂砂粒半径时，声幅值最小，表示固井质量评价结果最好；粘砂砂粒分布密度为70％～85％时，接收到的声幅值很小，表示固井质量评价结果最好。

提高湿型砂抗粘砂能力的措施

提高湿型砂抗粘砂能力的措施华中理工大学（湖北省武汉市４３００７４）徐正达李远才肖波宋象军湖北电机厂程圣华曾繁茂姜火明ＴｈｅＭｅａｓｕｒｅｓｏｆＲａｉｓｉｎｇｔｈｅＭｅｔａｌＰｅｎｅｔｒａｔｉｏｎＲｅｓｉｓｔａｎｔｏｆＧｒｅｅｎＭｏｌｄｉｎｇＳａｎｄＸ...

浅析差压铸造件粘砂机理及解决措施

基于多年从事差压铸造工艺试验及研究的经验及数据,结合差压铸造理论,就铝合金差压铸造件产生粘砂的特点及原因进行了深入的研究和总结。研究结果表明,影响其粘砂的因素主要有铸造用砂及型砂本身物理特性、结壳时间、结晶增压压力、铸型(芯)表面质量、充型速度、铸件局部过热等因素的影响,并就上述影响因素提出了相应的解决措施。

套管粘砂剂的研制

本文研制了一种新型的油田固井用套管粘砂剂，对固化剂、填料、稀释剂等各组分进行了考察，最终以砂子为填料，降低了成本。粘砂剂的剪切强度可达６ＭＰａ以上，能防止套管腐蚀，提高固井质量。

ER型套管粘砂剂的室内研究

为改善套管与灌注水泥之间的附着力，提高固井质量，需要研制粘附性能好、价格低廉的套管粘砂剂。通过室内合成和筛选，在模拟固井条件下研制了一种ＥＲ型套管粘砂剂。该粘砂剂由双酚Ａ环氧树脂（基料）、自制的高分子有机胺ＮＳＺ（固化剂）、１００目普通细砂（填料）以及正丁醇与二甲苯的复配物（稀释剂）配制而成。考察了粘砂套管剪切强度的影响因素。当粘砂剂涂层厚度为０．０２ｍｍ时，经常温固化４８ｈ和７５℃水浴中养护４８ｈ，剪切强度可达６．００ＭＰａ以上，所选填料的价格仅为ＣａＣＯ３或Ａｌ２Ｏ３等的１０％。