缸體球鐵鑄件屬于典型薄壁鑄件，澆注溫度較高，如此高的澆注溫度對于砂型鑄造而言，表面燒結(jié)及粘砂等鑄造缺陷無疑是突出的，曾出現(xiàn)因該類問題造成清理難度大而積壓缸體千余件，影響正常生產(chǎn)節(jié)拍和質(zhì)量信譽(yù)。為弄清楚該缸體粘砂是哪種類別粘砂，分別用萬用表測量法與濃鹽酸化學(xué)反應(yīng)法2種方法進(jìn)行鑒別。
萬用表法是將萬用表旋鈕開到電阻測定檔，用一個(gè)電極接觸鑄件，另一電極接觸粘砂部位。如果電阻接近0，表明粘砂是金屬包裹砂粒形成的機(jī)械粘砂；如果顯示巨大電阻，表明粘砂部位已經(jīng)形成不導(dǎo)電的Fe2SiO4，屬于化學(xué)粘砂。
鹽酸法是用扁鏟鑿下一小塊粘砂塊，浸入盛有濃鹽酸的試管中。如果緩慢發(fā)生氣泡，24 h之后液體顏色由無色透明變?yōu)樽丶t色。反應(yīng)終了時(shí)粘砂塊消失，試管底部留下少數(shù)單個(gè)砂粒，說明是機(jī)械粘砂，鐵質(zhì)部分已被鹽酸溶解成為FeCl3；如是化學(xué)粘砂，則氣泡產(chǎn)生很少，鹽酸也沒有明顯的變化， 后的殘留物是多孔性團(tuán)絮狀物質(zhì)。
經(jīng)過上述2種方法共同鑒定，缸體下表面確認(rèn)為機(jī)械粘砂缺陷，機(jī)械粘砂是高溫金屬液滲入鑄型孔隙形成的，滲入的金屬液越多越深，球鐵鑄件機(jī)械粘砂越嚴(yán)重。促使金屬液滲入砂型孔隙的力主要是金屬液對砂型的動(dòng)壓力與靜壓力，這2種力越大，金屬液越容易滲入砂型孔隙。澆注溫度越高，金屬液流動(dòng)能力越強(qiáng)，故導(dǎo)致鑄件粘砂的動(dòng)壓力會(huì)加大。
經(jīng)多次探討原因后認(rèn)為，除澆注溫度偏高外，型砂質(zhì)量波動(dòng)也是產(chǎn)生粘砂缺陷的主要原因，而導(dǎo)致型砂質(zhì)量波動(dòng)主要有以下因素:(1)砂處理系統(tǒng)主要設(shè)備是 80年代辛普森公司制造的混砂機(jī)，無任何在線檢測功能，其中碾砂機(jī)為碾輪式連續(xù)碾砂，混碾時(shí)間嚴(yán)重不足，雙盤冷卻器僅起到簡單的預(yù)混作用，增濕與冷卻功能已基本喪失，緊實(shí)率 靠操作者控制加水量進(jìn)行調(diào)整。(2) 2條生產(chǎn)線缸體產(chǎn)量日益增加，促使型砂大約每4h循環(huán)使用一次，且每天24 h處于長期使用狀態(tài)，舊砂又無增濕、冷卻功能，既不能使膨潤土充分陳化又不能有效降低舊砂溫度，導(dǎo)致型砂性能大幅度下降。(3)型砂性能除受舊砂溫度影響外，還受環(huán)境溫度的制約。在舊砂無冷卻的前提下，環(huán)境溫度越高，舊砂溫度也越高。在炎熱的夏季，現(xiàn)場溫度高達(dá)35℃左右，從而導(dǎo)致舊砂散熱較慢，型砂溫度居高不下，引起型砂含水量及其性能波動(dòng)較大。(4)隨著生產(chǎn)線缸體產(chǎn)量日益增加，50/100目芯砂大量涌入型砂系統(tǒng)，致使型砂粒度不斷粗化，導(dǎo)致砂型孔隙變大，阻止金屬液滲入砂粒之間的阻力減小，對防止粘砂缺陷極為不利。
針對上述原因分析與型砂質(zhì)量現(xiàn)狀對鑄件質(zhì)量的影響，對型砂系統(tǒng)采取以下整改措施:
(1)細(xì)化型砂粒度
對于型砂粒度粗化問題，通過在球鐵鑄件型砂系統(tǒng)中大量加入70/140目原砂來細(xì)化型砂粒度，使其從50/100目的三篩砂變成50/140目的四篩砂，減少砂型孔隙，增加砂型孔隙阻力，以阻止因金屬液滲入而形成表面粗糙及粘砂缺陷。
(2)增加砂型氣體背壓
砂型氣體背壓是指砂型孔隙的氣體壓力，其大小取決于型砂發(fā)氣量和透氣性。發(fā)氣量大，透氣性小，背壓就越大，金屬液就越難滲入砂型。經(jīng)過多次試驗(yàn)驗(yàn)證，把型砂發(fā)氣量上調(diào)到某一合理范圍內(nèi)，既能達(dá)到增加型砂背壓的目的，又不至于造成氣孔缺陷，對防止鑄件粘砂起到 的抑制作用。
(3)控制舊砂溫度與水分
型砂中每蒸發(fā)1%的水，砂溫能下降大約25℃，由于雙盤冷卻器喪失對舊砂的增濕與冷卻功能，致使型砂性能惡化，特別在炎熱的高溫季節(jié)，砂溫高達(dá)50℃以上且水分極低，鑄件粘砂問題非常突出，為此，在每條回砂皮帶上安裝噴水霧裝置，并利用風(fēng)扇吹散蒸發(fā)出的水蒸氣來帶走舊砂熱量，以達(dá)到增濕冷卻的目的。
(4)合理調(diào)整型砂參數(shù)
針對不同季節(jié)與型砂溫度，對有效澎潤土含量、添加劑含量、含泥量、水分、緊實(shí)率、強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行合理優(yōu)化，并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)變化，如在夏、秋季型砂緊實(shí)率控制在工藝上限，以適量彌補(bǔ)型砂因氣溫高而失去的水分；在春、冬季緊實(shí)率控制在工藝下限，使型砂含水量在合理的范圍內(nèi)，滿足鑄件質(zhì)量要求。
通過上述措施的實(shí)施，缸體球鐵鑄件外表質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn)，鑄件表面光潔度發(fā)生了質(zhì)的飛躍，贏得用戶的好評。
歷經(jīng)近10年生產(chǎn)實(shí)踐證明，型砂對缸體鑄件質(zhì)量影響非常大，型砂參數(shù)要隨鑄件質(zhì)量需求不斷進(jìn)行工藝改進(jìn)，細(xì)心發(fā)現(xiàn)難以發(fā)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，通過對細(xì)節(jié)的研究和改進(jìn)，會(huì)收獲非常顯著的效果。同時(shí)，還要集思廣議地發(fā)揮集體的力量，這樣將使設(shè)計(jì)思路 具有邏輯性， 清晰， 有利于溯源到問題的本質(zhì)。型砂質(zhì)量管理要切切實(shí)實(shí)地做到“勿以惡小而為之，勿以善小而不為”，只有這樣才能為制造出 鑄件提供 型砂。
