黄壤土天然粘土砂湿型铸造工艺的应用研究

当前铸造业所应用的粘土煤粉砂湿型铸造污染大、消耗量多、铸件表面质量差,不适应当前节能降耗减排的产业政策,探索资源节约型绿色铸造工艺具有重要的现实意义。黄壤土天然粘土砂是由黄壤土和矿渣混制而成的型砂,与传统的粘土煤粉砂相比,它在铸铁件的初步生产实践中表现出一系列优点:型砂可循环使用,废砂排放量少;铸件表面不粘砂,尺寸精度高,表面粗糙度低,生产效率高;砂源丰富可就地取材,生产能耗低。为实现黄壤土天然粘土砂湿型铸造工艺的大批量应用,作者用正交试验法,研究了不同种类黄壤土、不同矿渣及水分含量的粘土砂在缝纫机电机壳铸造生产中的适用性,并测试型砂强度、透气性等工艺性能。在此基础上,利用所得配方和工艺,在工厂进行了大批量生产,取得了明显的效果。

天然粘土砂烧结对铸铁件表面质量的影响

天然粘土砂的烧结是影响铸铁件表面质量的重要因素,不烧结或过度烧结都可能引起粘砂缺陷,降低铸件表面质量。在对1#、2#黄壤土与矿渣多种比例混制的试样进行烧结试验的基础上,再在各组试样中添加适量铁的氧化物进行烧结试验。结果表明,天然粘土砂的烧结壳是由黄壤土、矿渣和铁的氧化物共同作用而成;矿渣对烧结有促进作用,矿渣越多烧结程度越严重;1#黄壤土型砂比2#黄壤土型砂烧结速度快。结合烧结试验结果,将2#、1#黄壤土、矿渣以4:2:4、3:3:4配制的型砂运用在惯性轮的生产中,解决惯性轮辐条处的粘砂问题。研究工作说明,天然粘土砂中的各种组分对其烧结状态具有重要的影响,依据不同壁厚铸件对铸型的热状态的影响,通过调配天然粘土砂的成分,使其产生适度烧结,可获得表面质量高的铸件。

黄壤土天然粘土砂湿型铸造工艺对铸铁件壁厚的适应性

对四种不同配方的天然粘土砂,分别进行了型砂的成型性试验和对HT150的浇注试验。首先,用这四种天然粘土砂分别进行了手工造型,通过工人的经验和造型结果的综合评定,找出最易成型的配方。其次,对造型良好的铸型进行浇注试验,通过分析铸件的表面质量(粘砂和粗糙度)和型砂烧结壳,得出最佳的铸造工艺,最后获得天然粘土砂铸造工艺的壁厚适应范围。

α淀粉对机器造型黄壤土天然粘土砂性能的影响

为解决将黄壤土天然粘土型砂直接应用在机器造型上,有时出现成型困难、起模不完整、表面安定性差的问题。本文开展了附加物对黄壤土天然粘土砂机器造型性能影响的研究。结果表明,在黄壤土天然粘土砂中加入一定量的α淀粉,对黄壤土天然粘土砂的机器造型性能产生积极的影响。

黄壤土砂铸型与铸件界面烧结层的力学行为

黄壤土天然粘土砂湿型铸造工艺应用于铸铁生产,能有效预防粘砂缺陷、提高铸件表面质量,同时具有成本低、污染小、效率高的综合优势。这种工艺与普通的湿型铸造工艺相比,最大的区别在于,它会在铸型与铸件之间形成一层致密的烧结壳。这层烧结壳能抵挡住金属液的冲刷和渗透,在金属凝固后能牢固的粘附在铸件表面,可实现高温打箱,而不至于使铸件冷却过快、表面硬度过高,从而提高生产效率;在室温时,它又能轻易地从铸件表面脱落,减轻清砂工作量。为深入了解这一现象,开展对黄壤土天然粘土砂烧结层的高温和室温力学性能的研究,结果表明,烧结层试样在高温下具有很好的塑性,随着温度的降低,塑性减小、抗压强度提高,在室温下表现出明显的脆性。这说明烧结层力学性能的变化与其在铸造过程中的行为正好吻合。