車(chē)間離合器殼體采用濕型砂工藝鑄造，砂芯采用覆膜砂工藝制芯，鑄件返拋率高達(dá)30%，且其中10%的粘砂鑄件因粘砂嚴(yán)重不能清除而報(bào)廢。報(bào)廢的粘砂鑄件粘砂部位包括內(nèi)腔及鑄件外表面，通過(guò)常規(guī)的補(bǔ)刷涂料、提高煤粉含量的措施也未能改善粘砂狀況。

鑄件粘砂大致可分為機(jī)械粘砂、化學(xué)粘砂、爆炸粘砂、熱粘砂[1]。機(jī)械粘砂又稱為金屬液滲透粘砂，是由液態(tài)金屬通過(guò)毛細(xì)管滲透或氣相滲透方式鉆入型腔表面砂粒間隙，在鑄件表面形成的金屬和砂粒機(jī)械混合的粘附層。兩種力的對(duì)比和變化決定了鑄件機(jī)械粘砂傾向，即必定有一種力促使液態(tài)金屬滲入砂型孔隙， 一種力阻止?jié)B入。滲透動(dòng)力, 即促使金屬液滲入砂型孔隙的力, 主要是金屬液對(duì)鑄型的動(dòng)壓力和靜壓力；滲透阻力, 即阻止金屬液滲入砂型孔隙的力，主要有兩種： 一是砂型孔隙的阻力, 一是砂型孔隙中的氣體壓力(也稱背壓)?；瘜W(xué)粘砂就是高溫金屬液可能被氧化生成金屬氧化物，主要產(chǎn)物是FeO，氧化鐵與和鑄型中SiO₂相互產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng), 生成硅酸亞鐵，因其熔點(diǎn)低，易粘附在鑄件表面上造成粘砂。爆炸粘砂形成原理是：金屬液在澆入砂型后沖擊型腔表面形成高壓，迫使金屬液鉆入型砂空隙。若砂粒中發(fā)氣物驟然發(fā)氣、爆炸，但又因砂型空隙已被金屬液堵住，從而在金屬液中形成氣泡，爆炸性氣體對(duì)金屬面產(chǎn)生壓力，迫使金屬液又鉆入鄰近部位的砂型空隙形成粘砂。熱粘砂主要是原砂的SiO₂含量太低，高溫金屬液使砂型表面的型砂產(chǎn)生燒結(jié)所致。

通過(guò)對(duì)離合器殼體粘砂鑄件統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，粘砂不嚴(yán)重能返拋干凈的鑄件，粘砂部位集中在外表面凹坑、凸臺(tái)、轉(zhuǎn)角部位。而報(bào)廢鑄件外表面除大圓弧面及頂面都有粘砂，且內(nèi)腔除砂芯刷涂部位都有粘砂（如圖1、2所示），且粘砂密集、粘砂層厚。因車(chē)間生產(chǎn)離合器殼體采用濕型砂工藝，且原砂SiO₂較高，可排除化學(xué)粘砂與熱粘砂。

圖1 離合器殼體外表面粘砂

圖2 離合器殼體內(nèi)腔粘砂

導(dǎo)致鑄件機(jī)械粘砂的因素有：

1、型砂和芯砂粒度太粗，型砂含泥量、灰分過(guò)低，鑄型（砂芯）間隙大，金屬滲透阻力小。車(chē)間型砂粒度為50/100或100/50，平均細(xì)度在50~57之間，覆膜砂粒度為50/100或100/50，平均細(xì)度在49~55之間。原砂較一般濕型造型工藝所用原砂粗，型砂透氣性在130~170之間。而型砂含泥量、灰分過(guò)低，型砂間隙不能得到填充，也會(huì)影響型砂間隙。同時(shí)，車(chē)間除生產(chǎn)離合器殼體外，還生產(chǎn)缸體、缸蓋，型砂性能受產(chǎn)品轉(zhuǎn)換的影響。

2、砂型和砂芯的緊實(shí)度低或不均勻，局部疏松。造型模具復(fù)雜，凹坑、拐角不易緊實(shí)；造型設(shè)備參數(shù)選擇不當(dāng)，造型壓力低；型砂流動(dòng)性差，不易填充等因素可能造成砂型緊實(shí)度低。而砂芯緊實(shí)度低則可能由于芯盒排氣效果差、制芯過(guò)程中射砂壓力低造成。

3、型、芯的涂料質(zhì)量差，涂層厚度不均勻，涂料剝落。車(chē)間砂型采用醇基涂料進(jìn)行噴涂，因上型靠分型面一帶砂型緊實(shí)度低，噴涂燒干后易造成垮砂，因此原工藝中上型噴涂較少且易垮砂部位不噴涂。砂芯由1#、2#兩個(gè)砂芯組合而成，制芯過(guò)程中1#砂芯整體刷水基涂料，2#局部刷涂，利用砂芯預(yù)熱烘干涂料，噴涂及刷涂過(guò)程中有可能操作不到位造成漏涂導(dǎo)致粘砂。

4、澆注溫度高，流動(dòng)性好，表面張力低，金屬液動(dòng)壓力大。因殼體鑄件薄壁件，最薄部位壁厚8mm。為避免鑄件出現(xiàn)冷隔廢品，原工藝中澆注溫度較高。

5、型砂煤粉含量低，煤粉品質(zhì)差。濕型鑄鐵件防止粘砂和改善鑄件表面光潔程度最主要的型砂加入物是煤粉。煤粉品質(zhì)影響型砂抗粘砂性。車(chē)間型砂有效煤粉含量在3.5%~4%之間。型砂發(fā)氣量在17~20ml/g之間。

6、上箱或澆口杯高度太高，金屬液靜壓力大；澆注系統(tǒng)和冒口設(shè)置不當(dāng)，造成鑄型和鑄件局部過(guò)熱造成粘砂。

導(dǎo)致鑄件爆炸粘砂的因素有型砂含泥量高，水分高；煤粉含量高，發(fā)氣量大；砂型通氣條件不良；澆注速度過(guò)快；砂芯發(fā)氣量大：砂芯采用覆膜砂制芯，砂芯發(fā)氣量較樹(shù)脂砂芯發(fā)氣量大，同時(shí)，砂芯固化程度影響其發(fā)氣量；另外，砂芯表面涂料發(fā)氣量也較大，且由于砂芯太熱的情況下刷涂易造成砂芯開(kāi)裂，因此需待砂芯適當(dāng)冷卻后刷涂，不能保證涂料烘干。根據(jù)上述分析從人員、原材料、設(shè)備、工藝方面繪制殼體粘砂因果圖（圖3）。

圖3 離合器殼體粘砂因果圖

根據(jù)以上分析，結(jié)合車(chē)間實(shí)際情況及其他型號(hào)鑄件粘砂情況，排除離合器殼體鑄件粘砂非關(guān)鍵影響因素，采取相應(yīng)措施，并分析可操作性，在生產(chǎn)中進(jìn)行驗(yàn)證：

1、減小型砂間隙。因車(chē)間制芯用原砂與造型用原砂使用同一系統(tǒng)供應(yīng)，且造型線生產(chǎn)缸體、缸蓋、離合器殼體三種產(chǎn)品，調(diào)整原砂粒度將影響制芯與其余兩種產(chǎn)品的生產(chǎn)，因此原砂粒度保持不變。生產(chǎn)離合器殼體的過(guò)程中，減少新砂加入量或不加新砂，適當(dāng)增加型砂含泥量與灰分含量，考慮兩者含量的增加將增加鑄件氣孔傾向，因此增加幅度控制在0.5%以內(nèi)。采取措施后鑄件粘砂略有減少但效果不明顯。

2、提高砂型緊實(shí)度。因鑄件結(jié)構(gòu)不能更改，只能改進(jìn)造型工藝以提高砂型緊實(shí)度。鑄工車(chē)間采用德國(guó)KW造型線生產(chǎn)，屬高壓造型。造型壓力可調(diào)整，原工藝中離合器殼體上型造型壓力相關(guān)參數(shù)為79，提高為100。同時(shí)，緊實(shí)度提高可對(duì)易粘砂部位適當(dāng)多噴醇基涂料。生產(chǎn)離合器殼體的過(guò)程中，適當(dāng)降低型砂含水量，增加型砂流動(dòng)性。通過(guò)驗(yàn)證，未發(fā)現(xiàn)鑄件因造型壓力提高而導(dǎo)致氣孔增加的現(xiàn)象。而鑄件返拋率降到了15%。而對(duì)于砂芯，通過(guò)增加芯盒分盒面排氣槽數(shù)量、適當(dāng)增加排氣槽深度，提高了砂芯質(zhì)量。因覆膜砂具有流動(dòng)性優(yōu)良、砂芯成形性好、砂芯表面質(zhì)量好、致密無(wú)疏松、即使少施或不施涂料，也能獲得較好的鑄件質(zhì)量。因此改進(jìn)空間不大，通過(guò)生產(chǎn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)鑄件內(nèi)腔粘砂未見(jiàn)明顯好轉(zhuǎn)。

3、車(chē)間涂料通用于三種產(chǎn)品，缸體、缸蓋未見(jiàn)異常粘砂現(xiàn)象，因此可以排除涂料質(zhì)量問(wèn)題。造型壓力提高后，外模噴酒精涂料已納入工藝。同時(shí)，強(qiáng)化對(duì)操作人員的培訓(xùn)，保證操作質(zhì)量。將2#砂芯整體刷水基涂料并進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)鑄件內(nèi)腔粘砂雖然解決，但鑄件氣孔廢品率增加明顯，因此采用刷涂的方法不可行。

4、降低鑄件澆注溫度。雖然離合器殼體屬薄壁件，易產(chǎn)生冷隔廢品，但因鑄件體積較小，而澆道直徑夠大，使一箱2件僅需12S左右就能澆滿。一定程度上彌補(bǔ)了鑄件易出冷隔廢品的問(wèn)題。因此，將澆注溫度降低10℃進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果顯示鑄件粘砂有所好轉(zhuǎn)。

5、因缸體、缸蓋未見(jiàn)異常粘砂現(xiàn)象。同樣排除煤粉質(zhì)量問(wèn)題。車(chē)間型砂發(fā)氣量不高，有增加空間。將型砂有效煤粉含量增加0.3%~0.5%進(jìn)行驗(yàn)證，未見(jiàn)明顯好轉(zhuǎn)。

6、鑄件結(jié)構(gòu)一定程度上決定了鑄件的澆注系統(tǒng)，已在模具驗(yàn)證中驗(yàn)證。

7、降低型砂、砂芯發(fā)氣量。因車(chē)間型砂煤粉含量不高，發(fā)氣量沒(méi)有降低空間。而對(duì)于砂芯，通過(guò)將制芯固化時(shí)間延長(zhǎng)10S，固化溫度提高10℃，使砂芯能較好的固化；因砂芯涂料由砂芯余熱進(jìn)行烘干，不能確保涂料完全烘干，而1#砂芯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，類似平板，一方面將刷涂后1#芯進(jìn)行回火，同時(shí)為避免砂芯回火過(guò)程中二次固化變形，而將回火溫度設(shè)置為180℃。另外，1#砂芯制芯后不刷涂，待冷卻后整體浸涂回火烘干。驗(yàn)證結(jié)果顯示，鑄件內(nèi)外同時(shí)粘砂的情況基本杜絕，鑄件返拋率降至10%左右。

通過(guò)上述驗(yàn)證，可確定，造型壓力、澆注溫度、砂芯固化程度及砂芯發(fā)氣量是影響離合器殼體粘砂的關(guān)鍵因素。而其他因素因可操作性低或效果不明顯可以放棄。通過(guò)對(duì)關(guān)鍵因素的改進(jìn)，使離合器殼體粘砂報(bào)廢問(wèn)題得到解決，同時(shí)，鑄件返拋率降低，節(jié)約了成本。

離合器殼體粘砂有機(jī)械粘砂與爆炸粘砂，其產(chǎn)生機(jī)理不同，有的甚至是對(duì)立的，且影響粘砂因素較多，只有通過(guò)嚴(yán)密的分析，制定相應(yīng)措施并進(jìn)行驗(yàn)證，確定其關(guān)鍵因素，并加以改進(jìn)，才能較好的控制離合器殼體表面質(zhì)量。