我國加入世貿(mào)組織以后,鑄鐵件的出口量增長迅猛,與此同時國際市場對鑄件的要求也越來越高.因砂型鑄造中呋喃樹脂粘結(jié)劑的應(yīng)用,明顯的提高了鑄件的質(zhì)量,給國內(nèi)鑄造行業(yè)帶來了較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益,得到了鑄造界的一致認(rèn)同.但在生產(chǎn)過程中,也存在著一些問題,如果不加以重視和解決,勢必會帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失.因此,我們在樹脂砂生產(chǎn)技術(shù)方面,作了一些工作與探索,為我公司進(jìn)一步加大國外來圖加工業(yè)務(wù),拓寬出口范圍,作出了努力.

　　1.呋喃樹脂砂的優(yōu)缺點

　　1.1優(yōu)點

　　1) 鑄件的尺寸精度高、外部輪廓清晰；鑄件表面光潔,外觀質(zhì)量好;組織致密,鑄件綜合品質(zhì)高.

　　由于樹脂砂具有較好的流動性、易緊實、脫模時間可調(diào)節(jié)、硬化后強(qiáng)度高、在其后的搬運及合箱過程中不變形;因樹脂砂的剛度高,在澆注和凝固過程基本上無形壁位移現(xiàn)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個級別.

　　2) 不用烘干,縮短了生產(chǎn)周期,節(jié)省了能源.

　　3) 省去了烘干工序,型砂易緊實,潰散性好易清理等,大幅度降低了工人的勞動強(qiáng)度,為實現(xiàn)機(jī)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(xiàn)場,在生產(chǎn)過程中有刺激性氣味.

　　3) 采用樹脂砂生產(chǎn),成本較高,應(yīng)綜合考慮.

　　由上所述可以看出,樹脂砂的優(yōu)點較為突出,因此在國內(nèi)得到了推廣應(yīng)用.

　　2.呋喃樹脂砂的生產(chǎn)工藝技術(shù)

　　2.1原材料的選用

　　1) 鑄造用砂的要求

　　原砂對呋喃樹脂砂的性能粘結(jié)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42或30組別,中件21組別,小件15或10組別..

　　2) 呋喃樹脂

　　含糠醇的樹脂稱為呋喃樹脂,其糠醇含量較高,樹脂的存放性能得以改善,熱強(qiáng)度高但增加了成本.樹脂中的游離甲醛是生產(chǎn)中產(chǎn)生刺激性氣體的來源,也是惡化環(huán)境的因素之一,應(yīng)加控制.鑄鐵件生產(chǎn)應(yīng)選用低氮或無氮樹脂,實際應(yīng)用根據(jù)鑄件的技術(shù)要求和結(jié)構(gòu)來選擇.

　　3) 固化劑

　　一般采用有機(jī)磺酸溶液按其水溶液或醇溶液的濃度來調(diào)節(jié)固化速度。

　　4) 添加劑

　　為改善呋喃樹脂自硬砂的性能,配比中常加入一些添加劑。加入少量的硅烷作偶聯(lián)劑,可明顯的提高樹脂砂強(qiáng)度,但隨著時間的延長作用逐漸減弱,一般兩個月將消失.因此在國內(nèi)由用戶在使用之前加入并攪拌均勻,應(yīng)盡快用完.

　　2.2呋喃樹脂自硬砂的再生回用

　　舊砂能很好的回收與再生是呋喃樹脂砂的一大優(yōu)點之一.如何控制好再生砂的質(zhì)量,是生產(chǎn)出高質(zhì)量樹脂砂鑄件的關(guān)鍵質(zhì)量樹脂砂鑄件的關(guān)鍵.

　　1) 砂溫調(diào)節(jié)

　　穩(wěn)定砂溫是呋喃樹脂自硬砂的關(guān)鍵,因此砂溫調(diào)節(jié)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,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(shù)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(biāo)

　　①灼減量和發(fā)氣量

　　灼減量是衡量樹脂砂型中硬化粘結(jié)劑的殘留量的大致標(biāo)準(zhǔn).它隨回用次數(shù)的增加,其增長率逐次下降,一般經(jīng)過10～15次循環(huán)后即可達(dá)到穩(wěn)定值.鑄鐵件生產(chǎn)可控制在2.5%之內(nèi). 灼減量和發(fā)氣量之間幾乎呈直線關(guān)系,可通過灼減量來推算發(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(xiàn)氣孔缺陷.

　?、谒岷闹岛蚉H值

　　對于用酸作固化劑的呋喃樹脂, 酸耗值通常取負(fù)值;PH值過高就較難確定酸固化劑合適的加入量,一般PH值控制在3～6的范圍.

　　3) 再生砂反復(fù)使用以后,砂粒易細(xì)?；?將會影響型砂的透氣性,生產(chǎn)過程應(yīng)多加注意觀察.

　　2.3混制工藝

　　1) 配比及混制

　　a混合料配比

　　呋喃樹脂的加入量一般占砂重的0.8～1.5%,而固化劑的加入量占樹脂重的20～70%,依據(jù)季節(jié)的溫度變化來調(diào)節(jié).

　　b混制工藝

　　造型采用連續(xù)式混砂機(jī)混制.一般是將原砂、再生砂、固化劑、樹脂依次快速混合而成,隨混隨用.用間歇式混砂機(jī)時,應(yīng)先加砂,開動混砂機(jī)后小心加入固化劑,混拌1～2min之后加入樹脂,混勻后立即卸砂.制芯采用碗型混砂機(jī)(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、加入量關(guān)系很大.

　　a溫度

　　原砂溫度控制在20～35℃,原砂及工作環(huán)境溫度過低,硬化速度會變得很慢,延緩了脫模時間,降低了生產(chǎn)效率;而溫度過高,可使用時間過短,砂子的流動性變差,影響型芯的緊實.所以,應(yīng)控制好硬化速度,合理控制樹脂砂的可使用時間與脫模時間.

　　b固化特性

　　用可使用時間與脫模時間的比值來表示粘結(jié)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0.3～0.5.

　　3.鑄造工藝設(shè)計及生產(chǎn)現(xiàn)場工藝控制

　　3.1 工藝設(shè)計

　　1)起模斜度應(yīng)比粘土砂大

　　樹脂砂的型芯在起模時,已經(jīng)具有一定的硬化強(qiáng)度,幾乎無退讓性,起模時摩擦力較大,一般不能采用敲模樣或芯盒框松動模樣來起模.因此,在制作模樣時,應(yīng)適當(dāng)增大拔模斜度,保證外觀質(zhì)量,以便于起模.

　　2)工藝設(shè)計應(yīng)充分考慮自硬砂特性,盡量減少活塊,能用砂芯的取消活塊,以提高生產(chǎn)效率.

　　3)砂箱設(shè)計

　　利用樹脂砂硬化后強(qiáng)度高這一特點,在滿足有效吃砂量的前題下(依據(jù)鑄件大小和復(fù)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(tǒng)設(shè)計:

　?、僭O(shè)計澆冒口的原則是:宜少設(shè)補(bǔ)縮冒口,多設(shè)出氣和溢流冒口. 因樹脂砂型剛度好,澆注初期鑄型強(qiáng)度高,有條件利用鑄鐵凝固過程的石墨化膨脹,有效的消除縮孔、縮松,實現(xiàn)灰鑄鐵、球墨鑄鐵鑄件的少冒口或無冒口鑄造.

　?、诒M量避免在冒口處集中開設(shè)澆口,應(yīng)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(nèi)澆口開設(shè)原則為短、薄、寬；擋渣措施選離心集渣包改變橫澆道末端區(qū)截面形狀,防止?jié)驳牢鼩?、鐵液二次氧化.

　　③生產(chǎn)重量大的鑄件,澆注系統(tǒng)優(yōu)先采用陶瓷管制作,防止出現(xiàn)因沖砂造成的砂眼缺陷.

　　5)與粘土砂相比可適當(dāng)減小加工余量,提高機(jī)加工效率.

　　3.2 現(xiàn)場工藝控制

　　1)造型工序使用震實臺提高鑄型的緊實度,保證型腔的幾何形狀和鑄件的尺寸精度.

　　2)加強(qiáng)型芯的排氣,多設(shè)出氣孔和氣道,澆注過程中保證型芯內(nèi)的氣體及時排除型外.

　　3)應(yīng)注意剛起模的型芯不宜立刻上涂料,因此時樹脂硬化反映還處于初期階段,若遇水基涂料中的水分會影響硬化的正常進(jìn)行;若刷醇基涂料立刻點燃也會使未反映的樹脂過燒,影響型芯的表面溫度性.

　　4)夏天潮濕季節(jié)生產(chǎn)時,樹脂砂型好要進(jìn)行表干處理以去除潮氣,防止出現(xiàn)因“嗆火”引起的氣孔缺陷.鑄型存放小時后方可合箱澆注.

　　5)樹脂砂鑄件的材質(zhì)控制:應(yīng)充分利用樹脂砂的保溫性,生產(chǎn)過程分別采取措施,確保材質(zhì)質(zhì)量.

　?、倩诣T鐵:

　　澆注樹脂砂灰鑄鐵材質(zhì)的鑄件,因它獨到的保溫性,一般會降低0.5～2個牌號,生產(chǎn)時應(yīng)根據(jù)鑄件的實際壁厚和大小靈活掌握.

　?、谇蚰T鐵:

　　利用它的保溫性,采取壓火保溫、延長出活時間的工藝方法,在鑄態(tài)條件下可穩(wěn)定生產(chǎn)以鐵素體為主的球鐵鑄件(如QT400-18、QT450-10等);但生產(chǎn)珠光體球鐵和抗磨球鐵鑄件(如QT600-3、QT700-2等),應(yīng)采取特殊工藝加以保證.

　　③生產(chǎn)球鐵時,應(yīng)注意球化不良現(xiàn)象的發(fā)生,這與采用磺酸固化劑中的硫滲入有關(guān),預(yù)防措施為適當(dāng)加大球化劑用量,使鐵液殘留Mg在0.045～0.055以上.

　　4.樹脂砂鑄件缺陷分析及對策

　　呋喃樹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,但是,如果現(xiàn)場使用不當(dāng),也會出現(xiàn)質(zhì)量問題,有時甚至引起成批報廢.

　　4.1氣孔:

　　主要有兩種:

　　一是因樹脂砂發(fā)氣量大,氣體來不及排出形成的侵入性氣孔;

　　二是樹脂中含氮的化合物,澆注后分解出的原子氮和氫進(jìn)入鐵液,冷凝時溶入的氣體來不及析出,形成針孔.對鑄鐵件而言,防止措施是,在滿足型砂使用強(qiáng)度的條件下,降低樹脂加入量;再者加強(qiáng)型芯排氣,澆注時注意點火引氣.

　　4.2粘砂:

　　原因是,樹脂在500℃左右分解,樹脂模被燒蝕,砂粒間隙增大并喪失粘結(jié)力,鐵液滲入形成粘砂.

　　防止措施為:

　　(1)增加型芯緊實度;

　　(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(dāng)減低澆注溫度;

　　(4)選用合適的呋喃樹脂類型.

　　4.3熱裂:

　　澆注薄壁鑄件時,樹脂砂型不能被燒透,形成一層堅固的結(jié)焦殘?zhí)紝?阻礙鑄件收縮,產(chǎn)生熱裂紋.因生產(chǎn)時不能求高的砂型強(qiáng)度,型芯采用中空結(jié)構(gòu),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