與其它鑄造方法相比，濕型鑄件是較容易產(chǎn)生粘砂、砂孔、夾砂、氣孔等缺陷的。如果鑄造工廠注意控制濕型砂的品質(zhì)，這些缺陷本來是有可能減少或避免。以下用實(shí)例說明型砂性能與鑄件表面缺陷的關(guān)系。
一.粘砂
研究工作表明，一般濕砂型鑄件，不論鑄鋼還是鑄鐵，粘砂缺陷都是屬于機(jī)械粘砂，而不是化學(xué)粘砂。機(jī)械粘砂的產(chǎn)生原因有多種，最多見的如下的實(shí)例：
1.砂粒太粗和透氣性過高，金屬液容易鉆入砂粒間孔隙，使鑄件表面粗糙，或?qū)⑸傲０潭ㄔ诒砻嫔?。江蘇某外資工廠的鑄鐵舊砂中不斷混入大量30/50目粗粒芯砂，以致型砂透氣性達(dá)到220以上，鑄件表面極為粗糙。內(nèi)蒙某工廠鑄鋼車間的氣動(dòng)微震造型機(jī)生產(chǎn)中、小鑄件。使用主要集中在40目的40/70粗粒石英砂混制型砂，鑄件表面產(chǎn)生嚴(yán)重粘砂。平時(shí)不檢測型砂透氣性，認(rèn)為已經(jīng)符合工藝規(guī)程規(guī)定的≥80。為了找到粘砂原因而專門檢測一次，發(fā)現(xiàn)透氣性居然高達(dá)1070左右，表明這就是產(chǎn)生粘砂的原因。因此型砂透氣性必須有上限，型砂粒度粗細(xì)和透氣性應(yīng)當(dāng)處于適宜范圍內(nèi)。一般震壓機(jī)器造型單一砂最適宜的型砂粒度大多為70/140目，透氣性大致為70~100，高密度造型的型砂粒度最好是50/140或100/50，透氣性為80~140。有些生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的鑄造廠大量使用50/100目粗原砂制造砂芯，落砂時(shí)不斷混入舊砂中，使型砂透氣性可能達(dá)到180以上，就應(yīng)加入100/140目細(xì)砂，或?qū)⑿鞣蛛x器中的細(xì)顆粒部分返回到舊砂中，以便糾正型砂粒度。
2.鑄鐵型砂中煤粉含量不足或煤粉品質(zhì)不良。北京某鑄造廠生產(chǎn)高速列車剎車盤，鑄件材質(zhì)符合要求，而表面有嚴(yán)重粘砂，需整體打磨后才能交貨。型砂中所用煤粉來自郊區(qū)一家關(guān)系密切的私營小供應(yīng)商。粘砂的產(chǎn)生原因可能是煤粉品質(zhì)太差，還可能是型砂中有效煤粉量也不足夠。安徽某閥門總廠使用的“煤粉”是生產(chǎn)焦炭洗選下來的廢料，灰分高達(dá)76%。使用后整個(gè)型砂性能遭破壞，鑄件廢品超過一半。鑄造工廠應(yīng)該對(duì)購入的煤粉品質(zhì)加強(qiáng)檢驗(yàn)。優(yōu)質(zhì)煤粉要求灰分≤10%，揮發(fā)分30~37%，焦渣特征4~5級(jí)。型砂的有效煤粉含量可以用發(fā)氣量進(jìn)行檢測。中小灰鐵鑄件震壓造型應(yīng)用普通煤粉的的型砂每1g的發(fā)氣量大約在22~26mL，折合普通品質(zhì)有效煤粉量約為6~7%，或優(yōu)質(zhì)煤粉5~6%，或增效煤粉4~5%。高緊實(shí)度造型用型砂發(fā)氣量大體在18~24mL，折合增效煤粉含量3~4%。我國一些外資鑄造工廠大多用灼減量(LOI)估計(jì)鑄鐵用濕型砂抗粘砂性能。例如江蘇一汽車鑄件廠的靜壓造型線規(guī)定面砂的灼減量為4.10±0.30%。國內(nèi)有多家造型材料公司供應(yīng)各種“煤粉代用品”。鑄造廠應(yīng)先進(jìn)行澆注試驗(yàn)，與優(yōu)質(zhì)煤粉或增效煤粉比較鑄件表面效果、型砂性能變化以及鑄件生產(chǎn)成本，然后確定是否選用。
二.砂孔
鑄件表面的砂孔和渣孔通常合稱為“砂眼”。渣孔大多是由于用了稻草灰或干砂當(dāng)做聚渣劑形成的。關(guān)于砂孔的形成原因如以下幾個(gè)實(shí)例：
1.天津某合資鑄造廠手工造型生產(chǎn)電機(jī)殼等中、小灰鐵鑄件。主要缺陷是整個(gè)鑄件上表面都可看到彌散分布的砂粒。分析這種砂孔形成原因是沖砂，是澆注系統(tǒng)和型腔被鐵液沖蝕而掉落的零散砂粒漂浮在液面上形成的。該廠平常并不控制型砂品質(zhì)，據(jù)云以前曾檢測濕壓強(qiáng)度只有25kPa。手工造型用型砂濕壓強(qiáng)度最好在70~80kPa左右，震壓機(jī)器造型應(yīng)90～120kPa。如果是高密度造型，型砂濕壓強(qiáng)度可以是140~180 kPa。大件可以再增高些。為了提高型砂的濕壓強(qiáng)度，應(yīng)避免使用劣質(zhì)膨潤土，0.2g膨潤土吸藍(lán)量最好在35mL以上。型砂還需要含有足夠的有效膨潤土，例如高密度造型的型砂5g吸藍(lán)量大多在55~65mL。折合優(yōu)質(zhì)有效膨潤土量6~7%。
2.山東某鑄造工廠只有一臺(tái)震壓造型機(jī)，上班后先造下型鋪滿地面和下芯。半天以后更換模板制造上型和扣箱合型，準(zhǔn)備澆鑄。鑄件經(jīng)常出現(xiàn)砂孔等缺陷。其原因是濕砂型表面脫水干燥后表面強(qiáng)度急劇下降，表面砂粒很容易被沖蝕落入鐵液中。天氣干燥季節(jié)中“風(fēng)干”現(xiàn)象更加嚴(yán)重。濕型砂下箱敞開時(shí)間最好不超過半小時(shí)。如果發(fā)覺砂型表面有干燥脫水的跡象，合型前應(yīng)用噴霧器向砂型表面噴水使恢復(fù)潮濕狀態(tài)。天津某日資汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廠過去曾用進(jìn)口表面強(qiáng)化劑噴涂型腔表面，現(xiàn)也改用噴水。
3.四川某汽車件鑄造廠使用靜壓造型機(jī)流水線生產(chǎn)汽缸體和汽缸蓋，鑄件表面都有多少不等的砂孔。該廠型砂采用本省品質(zhì)不高的膨潤土和煤粉，未對(duì)舊砂進(jìn)行經(jīng)常性除塵處理，致使舊砂中含泥量有時(shí)升高達(dá)到24%。為了保持型砂含水量4.0%左右以防止產(chǎn)生氣孔缺陷，不得不將型砂緊實(shí)率壓低在27～32%范圍內(nèi)。型砂的濕壓強(qiáng)度并不低，在170～210kPa，不是產(chǎn)生砂孔的原因。由于型砂的灰分過高和緊實(shí)率很低，影響韌性不足，破碎指數(shù)只有65～75%左右。這種型砂性能太脆，起模性差，砂型的棱角和邊緣容易破碎，因而引起砂孔缺陷。該廠應(yīng)當(dāng)改用優(yōu)質(zhì)膨潤土和煤粉；還應(yīng)使用舊砂除塵設(shè)備，將舊砂含泥量控制在12%以下，型砂含泥量不超過13%；將型砂破碎指數(shù)控制為80～85%。在造型處的型砂緊實(shí)率提高為35～38%，含水量為3.2~3.6%，使(緊實(shí)率)/(含水量)的比例在10~12的范圍內(nèi)。這樣就能提高型砂韌性和減少砂孔缺陷。上海、北京、哈爾濱有幾家工廠在砂子中加入少量α-淀粉用來改善型砂韌性，降低起模摩擦阻力，增強(qiáng)表面風(fēng)干強(qiáng)度。對(duì)防止砂孔缺陷和改善鑄件表面光潔程度都有益處。
4.河南某拖拉機(jī)廠的發(fā)動(dòng)機(jī)鑄造分廠由于大量冷芯盒砂芯的混入，使型砂變脆，起模性能越來越差。不但砂型邊棱易碎，而且吊砂易斷。根據(jù)工廠規(guī)定，碾輪混砂機(jī)的周期時(shí)間只有3min，不能加長混砂時(shí)間以免影響造型機(jī)用砂需要。后來盡最大努力使混砂周期延長了1min，發(fā)現(xiàn)型砂的手感起了變化，起模性也有了改善。這說明原來的混砂時(shí)間太短，不能混制出優(yōu)良的型砂性能。
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