消失模铸造用宝珠砂的分析

宝珠砂又名电熔陶粒。主要是对熔融状态下的优质煅烧土原料进行喷雾处理，得到形状为球状或接近球状、表现光滑的砂粒。图4为宝珠砂显微写真。

图4 宝珠砂显微写真

2002年初，洛阳凯林铸材有限公司刘满对总经理知道了刘立中总经理在研究消失模工艺及设备，也从刘总那儿了解到了消失模铸造用的原材料。刘总看到宝珠砂样品后非常感兴趣，凭着他多年研究的经验和对消失模铸造工艺与材料的了解，他认为把宝珠砂用于消失模铸造填充砂会有很大的发展。他定了四十余吨宝珠砂，并在他的生产线上进行反复实验，总结了很多的经验，提出了许多问题。并把整个试验过程录象，制成光碟。在2003年5月昆明消失模会议上进行播放、介绍、交流，收到良好的效果。从此，宝珠砂正式的“走进”消失模铸造这个行业。

表1 宝珠砂的化学成分

表2 宝珠砂的粒度组成

表3 宝珠砂、铬铁矿砂及硅砂的性能对比

注：热膨胀率的测定方法是：将加有粘结剂的混成砂制成φ35×55mm试样，完全硬化后，在1000℃加热5min，测量其尺寸变化，计算膨胀率。

图5 消失模宝珠砂生产现场

消失模铸造浇注期间将伴随着泡沫模样的裂解和燃烧，产生大量的气体或液态热解产物，因此砂子必须具有足够的透气性以防阻碍残留物的溢出。目前，消失模广泛使用12～30 目的砂子，尤以一筛或两筛集中度为佳。如表2所示。

2.3 效益分析

（1）吉林某消失模设备有限公司生产的高锰钢铸件，在使用宝珠砂之前，粘砂、夹砂现象非常严重，每次都要花费大量的人力物力进行铸件表面的清理、打磨工作，既增加了铸件的生产成本，还造成铸件表面质量缺陷，在使用宝珠砂之后已完全消除了该类铸造缺陷。而且节省了近6%的生产成本；成都某动力设备有限公司生产的发动机缸体，原采用镁橄榄石砂作为填充用砂，由于多边形砂的流动性差，常发生鼠尾、结疤等缺陷。使用宝珠砂后这种现象已得到明显改观，节省成本5%；新疆某铸钢厂，在生产高猛耐磨铸钢件时，先后使用过石英砂和镁橄榄石砂，但效果都不理想，由于这两种砂的透气性差，泡沫模型因强大的热辐射作用产生的气体排不出不畅，造成了气孔、结疤、烧不足、铸件表面产生大量结疤等缺陷，后选用宝珠砂做干砂造型解决了这种问题，成品率提高了7%。

（2）宝珠砂每年的损耗量在5%以下，吨铸件耗砂量为1.5~2kg，从而直接抵消了宝珠砂由于价格高而造成的高成本，大大降低了生产成本。根据使用宝珠砂的铸造厂家测算，使用宝珠砂一次性增加的成本可在8~10个月中收回。

（3）硅砂作为消失模铸造用砂时，由于硅砂易破碎粉化，车间粉尘过多达不到环保的要求，也易使铸造工人产生职业病（硅肺病），采用宝珠砂净化了车间环境，保证了工人的身体健康。