铸造用砂的性能对缸体和缸盖铸件质量的影响

于滨礼　张玉伟　南宁

摘要：汽车工业的迅猛发展导致汽车缸体、缸盖铸件的要求越来越被高要求，我国铸造用的砂主要是风积砂、海砂、湖砂和河砂四大砂系，铸造过程中除了选砂之外还应该注意铸造工艺，本文针对铸造用砂阐述砂对缸体、缸盖铸件质量的影响情况和常用特种砂在提高铸件质量方面的作用，强调了生产缸体、缸盖铸件时用砂的选择与组合原则。

关键词：铸造用砂；缸体；缸盖；铸件质量

前言

在铸造的过程中影响缸体、缸盖铸件质量的因素是多方面的，主要涉及涉及金属炉料、造型材料、熔炼、铸造工艺、设备工装、模具等。本文仅仅就缸体和缸盖传统工艺条件下存在的问题进行了有益的综合分析，就铸造用砂与缸体、缸盖铸件质量的关系作一些简单的探讨。

1.简述缸体和缸盖铸铁件材质

为了有效的提高发动机单位重量的功率，降低油耗，国内外在铸造的过程中从技术和工艺上采取各种措施，对于缸体和缸身的铸造采用提高材质性能，以减薄铸件壁厚，这样可以减轻铸件乃至整机重量。目前在国外一般中小发动机缸体和缸盖的壁厚已降低至3.5一4.0mm。想要铸造出高强度又薄壁而且内腔又十分复杂的铸件在整个铸造的过程中都应该十分考究。要想得到优良耐用的铸件，砂的选用十分考究，对于砂的形状、二氧化硅的含量等都要求很高，我国铸造用的砂主要是风积砂、海砂、湖砂和河砂四大砂系。这几种砂的品性不同导致了铸件的质量各有千秋[1]。

2.目前我国硅砂主要产区资源和生产状况

硅砂在铸造的过程中占用砂的很大比例，几乎将近100%，主要充当造型和诛心用的材料。内蒙大林和河北围场地区的风积砂形状非常的规则，，大多都是圆粒砂，二氧化硅的含量适中，这是铸件的时候的理想用砂，内蒙古一代砂矿非常丰富，仅大林公司矿区面积达15.75km，储量3.25亿吨。在它的周围还有其他的硅砂生产基地，比如木里图、伊胡塔等地，砂矿质量非常好，是铸件用砂的首选。砂矿是上天对内蒙古的馈赠，全国的铸件用砂几乎都从这里购进，内蒙大林和河北围场两大砂矿基地，常年的生产和销售硅砂几乎占我国铸造用砂的一半，这种态势是呈现产销两旺的。要论海砂则当属福建、晋江等地，海砂又称海岩砂，它的二氧化硅含量超过95%，这样的砂子耐火度十分高，这也是它的一大特性，也是生产铸钢件的主要用砂。它是我国除去内蒙古之外的第二大砂生产基地，但是今年南方的用砂受到政府新出台的政策的限制，导致海砂产量降低，南方多选择到北方购进风积砂。湖砂和风积砂的形状相似，二氧化硅含量稍高，但是资源紧缺，在南方的湖杀生产厂子均已停产，只有小的厂子还在偶尔生产。河砂是河南郑州郑庵的代表，河砂的二氧化硅比风积砂低，河砂的生产厂子多，但是生产规模不大。我国中原一代机械化程度高，铸件的用砂量大，大都是大林砂，可见风积砂几乎垄断了我国铸件的市场。

由上文可见我国铸造用砂主要以风积砂为主，也就是说内蒙大林和河北围场将成为我国铸造用硅砂的主要生产基地。海砂的质量是非常好的，但是若福建沿海海砂开采受限，南方铸造企业用砂将面临北砂南调的局面，这恐怕会给铁路、海运带来压力，砂运输的困难和路途之远会导致砂价上涨如海砂开采受限，大林、围场两大纱厂出产的风积砂质量很好，但是相对于海砂而言耐火度欠缺，也就是说二氧化硅的含量低，所以迎合铸造业的生产要求，北方的纱厂提高铸造用砂二氧化硅的含量势在必行。二氧化硅含量上须寻找途径正式风积砂在未来的出路，这就需要砂场做好技术储备，满足市场需求[2]。

3.硅砂性能对缸体、缸盖铸件质量的影响

砂体中SiO2含量的高低，在缸体和缸盖铸件的铸造过程中直接决定了硅砂的烧结点，二氧化硅含量越高，烧结点越高，越能防止缸体、缸盖的粘砂。缺点是：含量越高，硅砂的高温膨胀就会越严重，缸体、缸盖型机芯就会非常的脆弱，容易产生裂痕，这会使铸件产生缺陷.所以在砂质的选择上，追求均衡和满足铸件要求，对于浇注温度在1400℃左右的铸铁缸体、缸盖而言，最佳的选择是采用二氧化硅含量在90%～92%的大林砂和围场砂。硅砂中泥的含量指的是粒径小于0.020mm的颗粒部分，含泥量非常的重要，含泥量高会降低硅砂的烧结点，增加发气量，进而降低缸体、缸盖的透气性，增加树脂加入量，因此，会导致缸体、缸盖铸件易于产生气孔和粘砂缺陷。随着缸体、缸盖铸件大量的生产实践，技术人员对硅砂粒度组成的认识不再一味追求集中度越高越好，而是在实际生产中根据缸体、缸盖的部位、条件进行合理的分析，恰当的选择。拿水套芯举例，从外观的生产条件看，五筛砂膨胀率小，更为合理。但由于由于它被铁液全部包围，芯子的透气性和气体顺利逸出上升为更主要的矛盾，因此，就能选择五筛砂，而必须选择三筛集中度高的砂子。科技是无穷的，在未来的汽车工业不断发展的进程中铸造用砂的性能对缸体和缸盖铸件质量的影响一定会被人类发现得更加全面[3]。

4.总结

本文介绍了铸造用砂的种类以及不同种类砂的性能，在缸体和缸盖铸件的铸造的产业中砂的选择与划分十分的明确，文中可见湖砂、河砂的萎缩和消失，是大自然给铸造行业发出的预警，的确，资源是有限的，不仅仅水和石油、煤矿是有限的，砂子也是有限的，对资源的保护与合理利用应引中国人起高度重视。在早年，我国硅砂是可以出口的，从2008年已禁止出口，不仅仅是不可以出口，我国也要节约用砂，资源循环利用，旧砂再生已迫在眉睫，我国的一汽、东风汽车制造厂都在搞粘土砂再生，一些企业也在搞树脂砂的热法再生，在保证铸造用砂的质量的同时施行可持续发展战略，这是应当是国家所提倡的，一切都要为可持续发展让路。

参考文献：

[1]刘鸿勋.铸造用砂的性能对缸体和缸盖铸件质量的影响[J].现代铸铁，2013，7（01）：71-77.

[2]刘伟.汽车发动机缸体铸造工艺及材质的研究[D].合肥：合肥工业大学，2010.

[3]胡家聪，袁亚娟.对提高缸体和缸盖铸铁件材质的几点看法[J].现代铸铁，2011，8（02）：59-62.