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山東工將機械科技股份有限公司
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技術(shù)支持
 
鑄鐵件呋喃樹(shù)脂自硬砂淺析
發(fā)布時(shí)間:2017-01-6
我國加入世貿組織以后,鑄鐵件的出口量增長(cháng)迅猛,與此同時(shí)國際市場(chǎng)對鑄件的要求也越來(lái)越高。因砂型鑄造中呋喃樹(shù)脂粘結劑的應用,明顯的提高了鑄件的質(zhì)量,給國內鑄造行業(yè)帶來(lái)了較為顯著(zhù)的經(jīng)濟效益,得到了鑄造界的一致認同。但在生產(chǎn)過(guò)程中,也存在著(zhù)一些問(wèn)題,如果不加以重視和解決,勢必會(huì )帶來(lái)不必要的經(jīng)濟損失。因此,我們在樹(shù)脂砂生產(chǎn)技術(shù)方面,作了一些工作與探索,為我公司進(jìn)一步加大國外來(lái)圖加工業(yè)務(wù),拓寬出口范圍,作出了努力。
1.
呋喃樹(shù)脂砂的優(yōu)缺點(diǎn)
1.1
優(yōu)點(diǎn)
1)
鑄件的尺寸精度高、外部輪廓清晰;鑄件表面光潔,外觀(guān)質(zhì)量好;組織致密,鑄件綜合品質(zhì)高。
由于樹(shù)脂砂具有較好的流動(dòng)性、易緊實(shí)、脫模時(shí)間可調節、硬化后強度高、在其后的搬運及合箱過(guò)程中不變形;因樹(shù)脂砂的剛度高,在澆注和凝固過(guò)程基本上無(wú)形壁位移現象,所以鑄件的尺寸精度高,它比粘土砂及油砂生產(chǎn)的鑄件可提高1-2個(gè)級別。
2)
不用烘干,縮短了生產(chǎn)周期,節省了能源。
3)
省去了烘干工序,型砂易緊實(shí),潰散性好易清理等,大幅度降低了工人的勞動(dòng)強度,為實(shí)現機械化生產(chǎn)創(chuàng )造了條件。
1.2
不足之處
1)
對原砂質(zhì)量要求高;
2)
造型和澆注現場(chǎng),在生產(chǎn)過(guò)程中有刺激性氣味。
3)
采用樹(shù)脂砂生產(chǎn),成本較高,應綜合考慮。
由上所述可以看出,樹(shù)脂砂的優(yōu)點(diǎn)較為突出,因此在國內得到了推廣應用。
2.
呋喃樹(shù)脂砂的生產(chǎn)工藝技術(shù)
2.1
原材料的選用
1)
鑄造用砂的要求
原砂對呋喃樹(shù)脂砂的性能粘結劑用量以及鑄件表面質(zhì)量的影響很大,要求原砂中的SiO2含量要高,含泥量和酸耗值要低。粒度:大件4230組別,中件21組別,小件1510組別。
2)
呋喃樹(shù)脂
含糠醇的樹(shù)脂稱(chēng)為呋喃樹(shù)脂,其糠醇含量較高,樹(shù)脂的存放性能得以改善,熱強度高但增加了成本。樹(shù)脂中的游離甲醛是生產(chǎn)中產(chǎn)生刺激性氣體的來(lái)源,也是惡化環(huán)境的因素之一,應加控制。鑄鐵件生產(chǎn)應選用低氮或無(wú)氮樹(shù)脂,實(shí)際應用根據鑄件的技術(shù)要求和結構來(lái)選擇。
3)
固化劑
一般采用有機磺酸溶液按其水溶液或醇溶液的濃度來(lái)調節固化速度。
4)
添加劑
為改善呋喃樹(shù)脂自硬砂的性能,配比中常加入一些添加劑。加入少量的硅烷作偶聯(lián)劑,可明顯的提高樹(shù)脂砂強度,但隨著(zhù)時(shí)間的延長(cháng)作用逐漸減弱,一般兩個(gè)月將消失。因此在國內由用戶(hù)在使用之前加入并攪拌均勻,應盡快用完。
2.2
呋喃樹(shù)脂自硬砂的再生回用
舊砂能很好的回收與再生是呋喃樹(shù)脂砂的一大優(yōu)點(diǎn)之一。如何控制好再生砂的質(zhì)量,是生產(chǎn)出高質(zhì)量樹(shù)脂砂鑄件的關(guān)鍵質(zhì)量樹(shù)脂砂鑄件的關(guān)鍵。
1)
砂溫調節
穩定砂溫是呋喃樹(shù)脂自硬砂的關(guān)鍵,因此砂溫調節是必不可少的,尤其是再生砂的砂溫。如果砂溫能控制好的話(huà),它即可提高生產(chǎn)效率,減少砂型損壞和鑄造缺陷,又可減少數珠加入量,減低成本,改善作業(yè)環(huán)境。
2)
再生砂的質(zhì)量指標
灼減量和發(fā)氣量
灼減量是衡量樹(shù)脂砂型中硬化粘結劑的殘留量的大致標準。它隨回用次數的增加,其增長(cháng)率逐次下降,一般經(jīng)過(guò)1015次循環(huán)后即可達到穩定值。鑄鐵件生產(chǎn)可控制在2.5%之內。 灼減量和發(fā)氣量之間幾乎呈直線(xiàn)關(guān)系,可通過(guò)灼減量來(lái)推算發(fā)氣量。如果能控制好灼減量粒度分布微粉含量,就可以有效的防止鑄件出現氣孔缺陷。
酸耗值和PH
對于用酸作固化劑的呋喃樹(shù)脂, 酸耗值通常取負值;PH值過(guò)高就較難確定酸固化劑合適的加入量,一般PH值控制在36的范圍。
3)
再生砂反復使用以后,砂粒易細?;?,將會(huì )影響型砂的透氣性,生產(chǎn)過(guò)程應多加注意觀(guān)察。
2.3
混制工藝
1)
配比及混制
a
混合料配比
呋喃樹(shù)脂的加入量一般占砂重的0.81.5%,而固化劑的加入量占樹(shù)脂重的2070%,依據季節的溫度變化來(lái)調節。
b
混制工藝
造型最好采用連續式混砂機混制。一般是將原砂、再生砂、固化劑、樹(shù)脂依次快速混合而成,隨混隨用。用間歇式混砂機時(shí),應先加砂,開(kāi)動(dòng)混砂機后小心加入固化劑,混拌12min之后加入樹(shù)脂,混勻后立即卸砂。制芯采用碗型混砂機(間歇式),按所制芯的重量大小選擇混制量的多與少。
2)
硬化工藝
樹(shù)脂砂硬化速度與砂溫、環(huán)境溫度、空氣濕度以及固化劑的種類(lèi)、加入量關(guān)系很大。
a
溫度
原砂溫度最好控制在2035℃,原砂及工作環(huán)境溫度過(guò)低,硬化速度會(huì )變得很慢,延緩了脫模時(shí)間,降低了生產(chǎn)效率;而溫度過(guò)高,可使用時(shí)間過(guò)短,砂子的流動(dòng)性變差,影響型芯的緊實(shí)。所以,應控制好硬化速度,合理控制樹(shù)脂砂的可使用時(shí)間與脫模時(shí)間。
b
固化特性
用可使用時(shí)間與脫模時(shí)間的比值來(lái)表示粘結劑的固化特性,比值愈大,表示該固化劑的固化特性愈佳,一般為0.30.5。
3.
鑄造工藝設計及生產(chǎn)現場(chǎng)工藝控制
3.1
工藝設計
1)
起模斜度應比粘土砂大
樹(shù)脂砂的型芯在起模時(shí),已經(jīng)具有一定的硬化強度,幾乎無(wú)退讓性,起模時(shí)摩擦力較大,一般不能采用敲模樣或芯盒框松動(dòng)模樣來(lái)起模。因此,在制作模樣時(shí),應適當增大拔模斜度,保證外觀(guān)質(zhì)量,以便于起模。
2)
工藝設計應充分考慮自硬砂特性,盡量減少活塊,能用砂芯的最好取消活塊,以提高生產(chǎn)效率。
3)
砂箱設計
利用樹(shù)脂砂硬化后強度高這一特點(diǎn),在滿(mǎn)足有效吃砂量的前題下(依據鑄件大小和復雜程度,吃砂量可在30-100mm之間選擇),減小砂箱尺寸,降低砂鐵比,減少生產(chǎn)成本。
4)
澆冒系統設計:
設計澆冒口的原則是:宜少設補縮冒口,多設出氣和溢流冒口。 因樹(shù)脂砂型剛度好,澆注初期鑄型強度高,有條件利用鑄鐵凝固過(guò)程的石墨化膨脹,有效的消除縮孔、縮松,實(shí)現灰鑄鐵、球墨鑄鐵鑄件的少冒口或無(wú)冒口鑄造。
盡量避免在冒口處集中開(kāi)設澆口,應在提高擋渣和充型能力的前提之下,采用分散、徑向引入加溢流的方式,橫澆口端面為高梯形,內澆口開(kāi)設原則為短、薄、寬;擋渣措施首選離心集渣包改變橫澆道末端區截面形狀,防止澆道吸氣、鐵液二次氧化。
生產(chǎn)重量大的鑄件,澆注系統優(yōu)先采用陶瓷管制作,防止出現因沖砂造成的砂眼缺陷。
5)
與粘土砂相比可適當減小加工余量,提高機加工效率。
3.2
現場(chǎng)工藝控制
1)
造型工序最好使用震實(shí)臺提高鑄型的緊實(shí)度,保證型腔的幾何形狀和鑄件的尺寸精度。
2)
加強型芯的排氣,多設出氣孔和氣道,澆注過(guò)程中保證型芯內的氣體及時(shí)排除型外。
3)
應注意剛起模的型芯不宜立刻上涂料,因此時(shí)樹(shù)脂硬化反映還處于初期階段,若遇水基涂料中的水分會(huì )影響硬化的正常進(jìn)行;若刷醇基涂料立刻點(diǎn)燃也會(huì )使未反映的樹(shù)脂過(guò)燒,影響型芯的表面溫度性。
4)
夏天潮濕季節生產(chǎn)時(shí),樹(shù)脂砂型最好要進(jìn)行表干處理以去除潮氣,防止出現因嗆火引起的氣孔缺陷。鑄型存放小時(shí)后方可合箱澆注。
5)
樹(shù)脂砂鑄件的材質(zhì)控制:應充分利用樹(shù)脂砂的保溫性,生產(chǎn)過(guò)程分別采取措施,確保材質(zhì)質(zhì)量。
灰鑄鐵:
澆注樹(shù)脂砂灰鑄鐵材質(zhì)的鑄件,因它獨到的保溫性,一般會(huì )降低0.52個(gè)牌號,生產(chǎn)時(shí)應根據鑄件的實(shí)際壁厚和大小靈活掌握。
球墨鑄鐵:
利用它的保溫性,采取壓火保溫、延長(cháng)出活時(shí)間的工藝方法,在鑄態(tài)條件下可穩定生產(chǎn)以鐵素體為主的球鐵鑄件(QT400-18、QT450-10);但生產(chǎn)珠光體球鐵和抗磨球鐵鑄件(QT600-3、QT700-2),應采取特殊工藝加以保證。
生產(chǎn)球鐵時(shí),應注意球化不良現象的發(fā)生,這與采用磺酸固化劑中的硫滲入有關(guān),預防措施為適當加大球化劑用量,使鐵液殘留Mg0.0450.055以上。
4.
樹(shù)脂砂鑄件缺陷分析及對策
呋喃樹(shù)脂砂與其他砂型相比,具有鑄件缺陷少,廢品率低,鑄件尺寸精度高,表面光潔輪廓清晰等優(yōu)點(diǎn),但是,如果現場(chǎng)使用不當,也會(huì )出現質(zhì)量問(wèn)題,有時(shí)甚至引起成批報廢。
4.1
氣孔:
主要有兩種:
一是因樹(shù)脂砂發(fā)氣量大,氣體來(lái)不及排出形成的侵入性氣孔;
二是樹(shù)脂中含氮的化合物,澆注后分解出的原子氮和氫進(jìn)入鐵液,冷凝時(shí)溶入的氣體來(lái)不及析出,形成針孔。對鑄鐵件而言,防止措施是,在滿(mǎn)足型砂使用強度的條件下,降低樹(shù)脂加入量;再者加強型芯排氣,澆注時(shí)注意點(diǎn)火引氣。
4.2
粘砂:
原因是,樹(shù)脂在500℃左右分解,樹(shù)脂模被燒蝕,砂粒間隙增大并喪失粘結力,鐵液滲入形成粘砂。
防止措施為:
(1)
增加型芯緊實(shí)度;
(2)
厚壁處可采用特殊原砂如鋯英砂鉻鐵礦砂及冷鐵等;
(3)
刷耐火涂料及適當減低澆注溫度;
(4)
選用合適的呋喃樹(shù)脂類(lèi)型。
4.3
熱裂:
澆注薄壁鑄件時(shí),樹(shù)脂砂型不能被燒透,形成一層堅固的結焦殘碳層,阻礙鑄件收縮,產(chǎn)生熱裂紋。因生產(chǎn)時(shí)不能追求高的砂型強度,型芯采用中空結構,鑄型中可填入砂塊或埋入塑性好的材料,提高型砂的退讓性。

山東工將機械科技股份有限公司

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