摘要：通過對冷硬樹脂砂各項(xiàng)工藝特性的分析，大膽利用其型砂的高強(qiáng)度的特性，省去金屬砂箱，用固化后的砂型直接合箱澆注，故稱為無箱造型(也稱為脫箱造型)。
一.冷硬樹脂砂的主要工藝特性
未固化型砂流動(dòng)性好，為制造形狀復(fù)雜的砂型和砂芯帶來方便，并大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；
砂型剛度大，起模時(shí)退讓性差，對模具要求高，但因此而可得到模型還原度相當(dāng)高的鑄件，提高了鑄件的精度等級，并可適當(dāng)減小加工余量；
由于酸自硬樹脂砂的固化過程中型砂產(chǎn)生發(fā)熱和脫水的現(xiàn)象，若采用金屬模樣時(shí)，在金屬模樣附近的型砂，由于金屬模樣的冷卻作用，使這部分型砂的溫度不能升高，同時(shí)由于溫差關(guān)系在金屬模樣表面有冷凝水生成，使這部分型砂不能有效地脫水，降低了砂型的表面強(qiáng)度；當(dāng)采用木模樣的時(shí)候，由于木模樣的低導(dǎo)熱性故不會(huì)阻礙型砂的升溫，即不形成顯著降低砂型表面的強(qiáng)度的條件，但由于升溫和濕氣的因素會(huì)使模型發(fā)生膨脹，故更進(jìn)一步地增加了模型的起模難度；
固化后的型砂有很高的終強(qiáng)度，通常在普通高速攪籠式混砂機(jī)日常工況下1%的樹脂加入量就可達(dá)到1Mpa左右的抗拉強(qiáng)度和1.5Mpa左右的抗彎強(qiáng)度，日常生產(chǎn)的正常搬動(dòng)，不會(huì)引起砂型和砂芯斷裂，普通形狀和斷面的坭芯可不用或少用芯骨；
雖然有很好的潰散性，但是當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)砂箱使吃砂量較大時(shí)，砂箱周圍的型砂不能有效潰散，仍舊保持常溫強(qiáng)度，給清砂帶來很大的困難，手工清砂不容易，機(jī)械清砂就如同拆設(shè)備；
冷硬樹脂砂造型方式屬于流態(tài)砂造型，整個(gè)造型過程中沒有很大強(qiáng)度的緊實(shí)過程，因而整體砂密度低于粘土砂等必須經(jīng)過緊實(shí)工序的其它砂種，所以透氣性較好；
型砂含水量較低，吸濕傾向也不大，允許存放一定的時(shí)間而不影響使用；
型砂成本較高。按樹脂加入量為1%，固化劑加入量為樹脂的40%計(jì)，根據(jù)97年底的市場價(jià)格樹脂為11900元/噸，固化劑為3080元/噸，每噸型砂在樹脂和固化劑上的費(fèi)用即達(dá)131.32元，按泵用鑄件4.5的砂鐵比，每噸鑄件在樹脂和固化劑上的費(fèi)用即達(dá)590.94元。
從以上敘述可以看出，冷硬樹脂砂是一種優(yōu)秀的造型、制芯工藝，它優(yōu)化了多項(xiàng)型砂參數(shù)，是制造高精度鑄件的優(yōu)選材料，但是由于它的高成本和延時(shí)硬化特性限制了它的應(yīng)用范圍，它可能永遠(yuǎn)不會(huì)取代粘土砂單件大批量簡單鑄件機(jī)械造型，因?yàn)殡m然它們同樣具有較高的鑄造精度，但是由于延時(shí)硬化不能即時(shí)起模，提高不了產(chǎn)品的產(chǎn)量，也不具有鑄造成本的優(yōu)勢。然而它卻是多品種小批量復(fù)雜鑄件生產(chǎn)單位提高鑄造產(chǎn)品等級的上選工藝，因?yàn)槲覀兛梢圆辉黾庸ぱb甚至減少工裝投入替代粘土砂等砂種，獲得高等級鑄件。
比如我們車間，有700多個(gè)產(chǎn)品零件需要常年生產(chǎn)，每月都有數(shù)十種零件需要生產(chǎn)，而每種零件的生產(chǎn)數(shù)量一般都不會(huì)超過10個(gè)，一般每個(gè)零件的分型面一到二個(gè)(二到三箱)，最多5個(gè)(6箱)，有相當(dāng)多的零件需要階梯分型或水平垂直混合分型，若要采用專用砂箱起碼要有幾百甚至上千種不同規(guī)格的砂箱，要是采用標(biāo)準(zhǔn)砂箱吃砂量實(shí)在太大，無箱造型給我們解決這些問題帶來了最經(jīng)濟(jì)的方法。
二.冷硬樹脂砂無箱造型的工藝方法
1．無型造型工藝的特定工藝裝備及要求
(1).模型必須配備型板及砂框，一般模型應(yīng)固定于型板上，澆注系統(tǒng)及冒口系統(tǒng)按工藝要求做出，型板上做定位銷，砂框按型箱情況可做成固定斗形或活絡(luò)直方形；
(2).在外模型箱造型時(shí)在型砂內(nèi)安放鋼筋作為型箱骨架，大于1200mm的型箱應(yīng)以焊接鋼管架作為骨架，同時(shí)伸出型箱部分的鋼管可作為起吊翻型的吊搭子?？梢允止ず闲偷男拖鋺?yīng)在砂框上做出透空以形成搭手，型箱尺寸小于1200mm但必須機(jī)械起吊的型箱必須在箱角安放起吊環(huán)；
(3).型箱底面應(yīng)放置帶孔平板以保證型箱平整和為夾緊桿提供夾緊點(diǎn)，也可利用過去粘土砂造型用的帶橫檔的砂箱作為底平板；
(4).用方鋼管做各分段規(guī)格的夾緊桿。一般一個(gè)型箱使用二個(gè)夾緊桿。
2．無箱造型的特定工藝參數(shù)
(1).側(cè)面最小吃砂量50mm，底面最小吃砂量30mm；
(2).型箱最大尺寸1600mm×1600mm；
(3).一爿型箱最小厚度50mm，同時(shí)側(cè)面長度與厚度(高度)之比最大不能超過8。
3．無箱造型工藝造型工部工藝流程(圖略)。
4．無箱造型的工藝優(yōu)點(diǎn)
(1).可隨意根據(jù)鑄件尺寸的大小確定型箱的尺寸及形狀，克服了由于采用標(biāo)準(zhǔn)砂箱而產(chǎn)生的不必要的吃砂量，降低了砂鐵比；
(2).節(jié)約了大量用來制造砂箱的金屬材料；
(3).節(jié)約了大量堆放砂箱而占用的輔助場地；
(4).由于免去了砂箱，省去了制造專用砂箱的時(shí)間使新產(chǎn)品投產(chǎn)周期大大縮短；
(5).由于沒有砂箱使型箱變原來的半封閉式為全開放式，進(jìn)一步增強(qiáng)了型箱的透氣性，基本上杜絕了侵入性氣孔缺陷的發(fā)生；
(6).由于樹脂砂高度的潰散性，澆注后鑄件即完全與型砂分離，但型砂與砂箱不能分離，省去了砂箱便省去了落砂工序，因此砂處理設(shè)備變得簡單，同時(shí)也使車間內(nèi)噪音和粉塵污染大大減?。?nbsp;
(7).降低了型箱重量和合箱的勞動(dòng)強(qiáng)度。
5．無箱造型的不足之處
(1).對混砂質(zhì)量相對較高，混砂不均勻的型砂易形成裂紋及斷裂，使型箱報(bào)廢；
(2).不適用于大型鑄件，尤其是壁厚或高度參數(shù)很大的鑄件。
三.結(jié)論
無箱造型的工藝方法是產(chǎn)品多品種小批量的鑄造單位樹脂砂鑄造生產(chǎn)最上選的工藝方法。至今，我們已經(jīng)用無箱造型的工藝方法應(yīng)用于鑄鋼和鑄銅等各類鑄造合金(ZG230-450，ZG270-500，ZG1Cr13，ZG2Cr13，ZG1Cr18Ni9Ti，ZCuZn16Si4，ZCuSn10Zn2等)，最大型箱尺寸1600mm，最大鑄件實(shí)體尺寸1200mm，最大金屬壓頭(連冒口澆注高度)1500mm，最大澆注重量1000Kg，干型無箱率為百分之百。
生產(chǎn)實(shí)踐證明，無箱造型能有效降低砂鐵比，平均砂鐵比從過去有箱造型的4.5降至目前的4.1左右，節(jié)約型砂成本近10%；省去了大量每年需要添置及更新砂箱的費(fèi)用；極大地提高場地利用率，在不擴(kuò)大廠房的條件下，騰出了原來用于堆放砂箱的場地，用以擴(kuò)大生產(chǎn)，在十五年的生產(chǎn)中產(chǎn)量翻了三倍，取得了很大的綜合效益。
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