型砂工藝的選擇
發(fā)布時(shí)間：2017-01-6
1)水玻璃砂Co2法
該方法成本低，設(shè)備簡單，操作方便，使用靈活，很多中小型企業(yè)采用這種工藝方法。本廠于1981年利用原有的混砂設(shè)備，很容易實(shí)現(xiàn)了水玻璃CO 法。在生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中，也發(fā)現(xiàn)了一些問題，水玻璃加入量要求為7 ～8％ ，但工人為了強(qiáng)度高點(diǎn)好操作，往往加入量為1O 左右，甚至更多。澆注后的型砂殘余強(qiáng)度高，使部分鑄件因收縮受阻，產(chǎn)生裂紋，同時(shí)，殘余強(qiáng)度高，潰散性差，導(dǎo)致清砂困難。另外，低熔點(diǎn)金屬硅酸鹽在高溫鋼液的作用下，會(huì)侵蝕和燒結(jié)硅砂，導(dǎo)致澆注后的型、芯砂耐火度低，鑄件表面質(zhì)量差。因此，當(dāng)產(chǎn)品質(zhì)量有了更高的要求時(shí)，該工藝方法已不能滿足。
(2)呋喃樹脂自硬砂工藝
經(jīng)過考察和工藝試驗(yàn)對比，選擇了呋喃樹脂自硬砂工藝。應(yīng)該說這個(gè)選擇與我們的合資方的影響有一定關(guān)系，因?yàn)樗麄冊谌毡揪褪遣扇∵@種工藝方法生產(chǎn)高壓閥門等高檔鑄鋼件的，而且每件都要求x或7射線照像存檔，要求很嚴(yán)格。鑄鋼車間于1995年上了一條樹脂砂生產(chǎn)線，主要由滾筒破碎篩、電磁分離滾筒、兩級再生機(jī)、微粉分離、砂調(diào)溫、連續(xù)式混砂機(jī)等設(shè)備組成。1996年投產(chǎn)后，我們對原砂的質(zhì)量和再生砂的灼減量、微粉含量、砂溫進(jìn)行了重點(diǎn)控制。新砂加入量1O ，呋喃樹脂加入量0．9 ～1．1 9／6，固化劑加入量(占樹脂)40 ～6O ，再生砂灼減量1．6％～2．0 ，再生砂微粉含量0．8 ，砂溫<3O。，從而保證了呋喃樹脂自硬砂的應(yīng)用。由于該工藝方法型砂強(qiáng)度高，鑄件表面質(zhì)量好，鑄件尺寸精度高，型砂潰散性好，容易清砂，鑄件的內(nèi)腔表面質(zhì)量也很好。生產(chǎn)的出口鑄件有北村閥門株式會(huì)社的閥體、日本新瀉鐵工的船用減速機(jī)殼、芬蘭獨(dú)資企業(yè)的礦產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)品等，客戶都很滿意。
但在生產(chǎn)了幾年之后，呋喃樹脂砂的弱點(diǎn)顯露出來了，由于呋喃樹脂砂型剛性好、熱膨脹系數(shù)大、高溫?zé)崴苄圆?，鑄件易產(chǎn)生裂紋，尤其是薄壁件、壁厚差較
大件、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄鋼件。另外，樹脂及固化劑含s、P、N等有害元素，易造成鑄件表面滲碳、滲硫，引起鑄件表面產(chǎn)生裂紋。這些裂紋和微裂紋給鑄件的修補(bǔ)和
檢驗(yàn)帶來了很大的工作量，以至于清整工序積壓了大量待修補(bǔ)鑄件，延誤工期。同時(shí)出口鑄件在國外還要發(fā)生一定數(shù)量的修補(bǔ)費(fèi)用。
(3)水玻璃脂硬化自硬砂
2001年，由于小松常林的支架、支座內(nèi)腔裂紋問題無法解決，我們采用了沈陽匯亞通生產(chǎn)的水玻璃脂硬化工藝，當(dāng)水玻璃加入量少時(shí)，表面安定度差，裂紋問題仍不能消除，加木屑后，砂芯的強(qiáng)度太低，需增加水玻璃的加入量。這樣表面安定度有所提高，型砂的退讓性也提高了，鑄件的裂紋問題也基本解決了。我們在實(shí)際使用中，水玻璃加入量5 ，固化劑加入量(占水玻璃)30 ，鋸末加入量1 ，新砂加人量100 ，
生產(chǎn)方式為：原來用呋喃樹脂砂做砂型、用水玻璃脂硬化砂做砂芯；現(xiàn)在用堿性酚醛樹脂砂做砂型，用水玻璃脂硬化砂做砂芯。
水玻璃脂硬化砂的應(yīng)用，我們的體會(huì)是：① 因水玻璃的粘度比呋喃樹脂高，所以水玻璃脂硬化自硬砂的舂箱操作要求比呋喃樹脂自硬砂要高；② 用水玻璃脂硬化自硬砂生產(chǎn)的鑄鋼件不易產(chǎn)生裂紋、微裂紋；③ 正常情況下，水玻璃的加入量為3．0 ～3．5 oA，因加入鋸末導(dǎo)致強(qiáng)度下降，因此，水玻璃的加入量偏高。
(4)堿性酚醛樹脂自硬砂工藝
由于呋喃樹脂砂存在上述問題，2005年經(jīng)考察調(diào)研后，決定上堿性酚醛樹脂自硬砂工藝。我們在原有呋喃樹脂砂生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，做了一些改進(jìn)，很快調(diào)整成堿性酚醛樹脂砂生產(chǎn)線。為了降低樹脂的加入量和成本，采取的措施是：①選擇好的原砂；② 強(qiáng)化再生，提高再生機(jī)的再生能力。堿性酚醛樹脂自硬砂，新砂加入量15 ，樹脂加入量1．3 (1．2 ～1．4 )，固化劑加入量(占樹脂)25 ，再生砂灼減量1．4 ～1．6 ，再生砂微粉含量0．5 。3年多，我們生產(chǎn)了二萬多噸鑄鋼件，有輪船
用產(chǎn)品、礦山機(jī)械產(chǎn)品、工程機(jī)械產(chǎn)品，這些都是出口或國內(nèi)獨(dú)資企業(yè)的產(chǎn)品，由于產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，客戶很滿意。實(shí)際使用中，我們的體會(huì)是：① 由于堿性酚醛樹脂的粘度比較大，不易緊實(shí)，所以在舂箱時(shí)一定要注意該舂的部位一定要緊實(shí)到位，堿性酚醛樹脂砂的舂箱操作比呋喃樹脂砂的要求更加嚴(yán)格；② 堿性酚醛樹脂砂的硬化速度靠調(diào)整固化劑種類來實(shí)現(xiàn)(調(diào)整快慢脂)。要改變呋喃樹脂砂的多加固化劑硬得快、少加固化劑硬得慢的操作習(xí)慣；③ 堿性酚醛樹脂自硬砂具有獨(dú)特的高溫特性，即砂型(芯)在高溫時(shí)有二次硬化特點(diǎn)。在澆注受熱后，由于酚醛樹脂本身的熱硬化，產(chǎn)生了很高的強(qiáng)度，保證了鑄件的尺寸精度，減少了澆注引起的夾砂缺陷。因此，即使它的常溫強(qiáng)度低于其它自硬砂，也可以經(jīng)受住高溫金屬的澆注，獲得極好的鑄件表面。作者認(rèn)為堿性酚醛樹脂自硬砂不必像呋喃樹脂自硬砂那樣追求較高的常溫強(qiáng)度，強(qiáng)度只要能滿足造型、制芯、合箱的需要即可，盡量減少樹脂的加入量；④堿性酚醛樹脂砂的另一個(gè)高溫特性是熱塑性好，使鑄件的熱裂缺陷大大減少。且樹脂、固化劑不含S，避免了因滲S引起的微裂紋。另外，鑄型經(jīng)歷了澆注這一熱過程后，接觸鑄件的表面已發(fā)生熱分解，同其它有機(jī)粘結(jié)砂一樣具有很好的潰散性，清砂容易。我們應(yīng)用堿性酚醛樹脂自硬砂的最大體會(huì)，就是解決了呋喃樹脂自硬砂產(chǎn)生的熱裂問題。目前采用的堿性酚醛樹脂自硬砂生產(chǎn)的鑄鋼件修補(bǔ)和檢驗(yàn)的工作量大幅減少，國外的修補(bǔ)費(fèi)用也減少了，產(chǎn)品質(zhì)量受到了客戶的認(rèn)可和好評，訂貨量大幅增加。
2 幾種型砂的工藝特點(diǎn)
2．1 呋喃樹脂自硬砂
(1)型(芯)砂工藝性能好，強(qiáng)度高，樹脂加入量低，工人在實(shí)際操作中容易控制。
(2)鑄型(芯)表面安定度好。
(3)鑄件尺寸精度高，鑄件表面質(zhì)量好。
(4)型(芯)砂潰散性極好，鑄件落砂清理容易。
(5)舊砂干法再生性能好，回用率高，可達(dá)9o 以上。
(6)成本較堿性酚醛樹脂自硬砂低，比水玻璃脂硬化砂略低(按目前價(jià)格計(jì)算)。
(7)砂型剛性好，熱膨脹系數(shù)大，高溫?zé)崴苄圆?，鑄鋼件易產(chǎn)生裂紋，尤其是薄壁件和復(fù)雜件。鑄件表面增S易產(chǎn)生微裂紋。
(8)混砂、造型、澆注、落砂、清理時(shí)產(chǎn)生有害氣體污染環(huán)境，工作條件差。
2．2 水玻璃脂硬化砂
(1)型(芯)砂工藝性能好，冬季硬透性稍差。強(qiáng)度比呋喃樹脂砂和堿性酚醛樹脂砂低一點(diǎn)，因此加入量高一些，一般在3 左右。
(2)表面安定度接近堿性酚醛樹脂砂，比呋喃樹脂砂差一些。
(3)鑄件尺寸精度高，鑄件表面質(zhì)量較好。
(4)型(芯)潰散性較好，比呋喃樹脂砂和堿性酚醛樹脂砂稍差，鑄件的落砂和清理較容易，徹底改變了水玻璃CO 清砂困難的局面。
(5)舊砂再生性能較好。干法再生率≥65 ，干一熱聯(lián)合再生率≥75 (國產(chǎn)設(shè)備)。在水玻璃加入量較低的條件下，再生率可達(dá)85 。
(6)水玻璃脂硬化自硬砂的成本低于堿性酚醛樹脂自硬砂，略高于呋喃樹脂自硬砂(2008年上半年價(jià))。如果水玻璃加入量低于2．5％，成本將低于呋喃樹脂自硬砂，且利于砂再生，但砂表面安定度將有所下降。
(7)粘度比呋喃樹脂砂高，舂箱的要求比呋喃樹脂砂嚴(yán)格。
(8)不易產(chǎn)生裂紋。
(9)操作環(huán)境好，在混砂、造型、澆注、清整時(shí)無刺激氣味。
2．3 堿性酚醛樹脂自硬砂
(1)型(芯)硬化性能優(yōu)良，冬季硬透性好，強(qiáng)度比呋喃樹脂砂略低，因此樹脂加入量比呋喃樹脂砂略高，一般在1．2 ～1．8 9／6范圍內(nèi)。
(2)表面安定度比呋喃樹脂砂稍差。
(3)鑄件尺寸精度高，鑄件表面質(zhì)量好。
(4)型(芯)砂潰散性極好，鑄件落砂、清理容易。
(5)舊砂干法再生性能較好，回用率高達(dá)85 以上。
(6)成本較呋喃樹脂自硬砂高。
(7)粘度比呋喃樹脂砂高。因此，造型的要求比呋喃樹脂砂要嚴(yán)格一些。
(8)操作環(huán)境好，在混砂、造型、澆注、落砂等操作過程中，無刺激氣味。
3 結(jié)語和建議
(1)呋喃樹脂自硬砂因成本低(相對堿性酚醛樹脂砂)，型砂工藝性能好，仍有一定優(yōu)勢。因此，國內(nèi)外仍有一些企業(yè)在應(yīng)用。關(guān)鍵是要選用好的樹脂和原砂，這樣樹脂的加入量會(huì)降下來。在日本用花王的樹脂，其加入量0．6 ～0．8％之間。國內(nèi)一些企業(yè)加入量在0．8 ～0．9 之間。這樣，熱裂和微裂的缺陷就會(huì)大幅降下來，同時(shí)要配合一些工藝措施。另外，鑄鋼用的呋喃樹脂一定要控制好含N量。對于一些特殊件，如機(jī)車用側(cè)架、搖枕等不宜采用此工藝。樹脂自硬砂低，又克服了呋喃樹脂自硬砂的裂紋和微裂問題。在水玻璃加入量較低時(shí)，其再生性能也較好，
但其表面安定度差一些，鑄件表面質(zhì)量不如呋喃樹脂自硬砂和堿性酚醛樹脂自硬砂生產(chǎn)的鑄件。要想提高水玻璃脂硬化自硬砂的表面安定度，需增加水玻璃的加入量，但是其再生性能又受到影響。建議，如果所生產(chǎn)的鑄鋼件對裂紋要求很嚴(yán)格，但對鑄件表面的要求不是很苛刻或鑄件的銷售價(jià)格不是很高，該種工藝方法很適合。有的企業(yè)為了提高鑄件的表面質(zhì)量，采取了面砂和背砂的工藝方法，效果也很好。
(2)堿性酚醛樹脂自硬砂由于其工藝特性好，不易產(chǎn)生裂紋和微裂紋，鑄件表面質(zhì)量也好，再生性能也好，但是成本高，建議生產(chǎn)高檔鑄鋼件或出口件，采用此工藝方法，因?yàn)楦邫n鑄鋼件和出口件的銷售價(jià)也偏高一些。
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