前板为挤压机机械部分的重要部位，前板和主缸通过四根导柱用螺母紧固成封闭的受力系统，承受液压机工作时的作用压力，部分中板与主缸蝴蝶板则以四根导柱为导向前后移动。

挤压机前板中孔在铸造时很容易出现“胀砂”，“胀砂”是铸件表面局部胀大形成的不规则瘤状金属突起缺陷[1]。前板是厚大铸钢件，一般重20~100 t，而中孔位置是整个铸件重要的受力位置，“胀砂”位置一般都会出现缩松和裂纹缺陷，极易因此出现整个铸件报废。“胀砂”出现后的挽救措施：通过机加工去除缺陷，再经焊补后热处理。耗时费力生产周期加长，生产成本增加，还会有质量隐患存在。由此，预防前板中孔“胀砂”出现是很有必要的。图1和图2为前板中孔示意图，图3为“胀砂”示意图。笔者在此结合本公司生产情况提出预防措施与读者分享。

图1  前板中孔示意图一
Fig.1 Diagram 1 of the front plate middle hole

图2  前板中孔示意图二
Fig.2 Diagram 2 of the front plate middle hole

图3 “胀砂”缺陷示意
Fig.3 Swell defect

1 “胀砂”情况

本公司前板产品出现中孔“胀砂”如图4 所示。由图4 可以看出，中孔“胀砂”比较严重，孔内不光滑。去除胀砂可能造成的后果：

（1）如果用气割枪带温吹掉，由于过程用时较长且中孔应力比较集中，在吹的过程中极易吹裂导致铸件报废；

（2）加工去除，胀砂处可能存在铸造裂纹，处理难度大，可能造成铸件报废。

图4  前板中孔“胀砂”缺陷
Fig.4 Front plate middle hole "sand expansion" defect

2  “胀砂”原因分析及论证

结合现场情况，对前板中孔产生“胀砂”的各个环节查找原因，主要有以下几方面：

（1）结构较特殊，中孔部位正好是环形冒口位置，温度高、散热慢；

（2）坭芯干燥不好；

（3）天气潮湿坭芯容易返潮；

（4）在制芯时操作不规范，坭芯紧实度不够；

（5）工艺设计考虑不周。

而砂型、坭芯强度和刚度低，在充型金属液压力或型内气体膨胀压力作用下，型腔表面会发生退移。影响砂型、坭芯强度和刚度因素有：

（1）型、芯紧实度低或不匀，强度低，砂箱和芯骨刚度低；

（2）混砂不匀，型、芯砂水分过高，流动性差，湿强度过高，使型、芯强度不均匀；

（3）型、芯未烘透或返潮，强度降低；

（4）砂型在浇注和凝固过程中，因型砂分解使型壁在金属液静压力、型内气体膨胀压力作用下退移。

为了找出主要原因，结合现场实际操作，对以上几个原因进行了逐一确认。具体见表1。

表1  胀砂缺陷要因分析
Tab.1 Analysis of main causes of sand expansion defects

经过以上分析，可以得出中孔“胀砂”主要的原因为：产品结构比较特殊，中孔坭芯长时间受高温容易粉化，紧实度不够，而工艺上未针对此情况做出有效的预防措施。

3  对策及其实施

根据以上对前板中孔“胀砂”的相关分析，在产品结构不能改变的情况下，制定了相应的对策，实施情况如下：

（1）在中孔坭芯外围增插内冷铁加速孔周围钢液温度下降，缩短中孔坭芯受高温包裹的时间，避免坭芯粉化产生“胀砂”；

（2）中孔坭芯中间放钢管外加铁枝捆绑，然后外围密绕草绳一层，在草绳外面填好铬砂（保证厚度层30~50 mm）；

（3）加强现场制芯规范操作，保证坭芯的紧实度；

（4）确保坭芯完全烘烤，并及时配模浇注。

通过实施上述措施，前板中孔“胀砂”的现象得到了有效地解决，见图5。

由图5可见，中孔比较光滑，没有“胀砂”及粘砂情况。客户加工后中孔也未出现裂纹等缺陷。

图5  实施预防措施后的前板铸件
Fig.5 Casting of front plate after implementation of preventive measures

4  结束语

经过实施预防措拖，挤压机前板铸件中孔部位未再出现“胀砂”缺陷，解决了中孔爆裂的质量隐患，同时避免了因“胀砂”造成的加工成本及人工成本上升，积累了宝贵的经验。上述措施不仅适用于前板中孔“胀砂”缺陷的预防，同时可以推广到其它厚大件（比如陶机的横梁、底座等产品）孔“胀砂”的预防。