膜砂
鑄造在鑄造領(lǐng)域已有相當長(cháng)的歷史,
鑄件的產(chǎn)量也相當大;但采用覆膜砂鑄造生產(chǎn)精密鑄鋼件時(shí)面臨很多難題:粘砂(結疤)、冷隔、氣孔。如何解決這些問(wèn)題有待于我們去進(jìn)一步探討。
一、對覆膜砂的認識與了解(覆膜砂屬于有機粘結劑型、芯砂)
。1)覆膜砂的特點(diǎn):具有適宜的強度性能;流動(dòng)性好,制出的砂型、砂芯輪廓清晰,組織致密,能夠制造出復雜的砂芯;砂型(芯)表面質(zhì)量好,表面粗糙度可達Ra=6.3——12.5μm,尺寸精度可達CT7——CT9...;潰散性好,鑄件容易清理! 。2)適用范圍:覆膜砂既可制作鑄型又可制作砂芯,覆膜砂的型或芯既可互相配合使用又可與其它砂型(芯)配合使用;不僅可以用于金屬型重力鑄造或低壓鑄造,也可以用于鐵型覆砂鑄造,還可以用于熱法離心鑄造;不僅可以用于
鑄鐵、非鐵合金鑄件的生產(chǎn),還可以用于鑄鋼件的生產(chǎn)。
二、覆膜砂的制備
1.覆膜砂組成
一般由耐火材料、粘結劑、固化劑、潤滑劑及添加劑組成。
。1)耐火材料是構成覆膜砂的主體。對耐火材料的要求是:耐火度高、揮發(fā)物少、顆粒較圓整、堅實(shí)等。一般選用...擦洗硅砂。對硅砂的要求是:SiO2含量高(鑄鐵及非鐵合金鑄件要求大于90%,鑄鋼件要求大于97%);含泥量不大于0.3%(為擦洗砂)--[水洗砂含泥量規定小于;粒度①分布在相鄰3——5個(gè)篩號上;粒形圓整,角形因素應不大于1.3;酸耗值不小于5ml。
。2)粘結劑普遍采用酚醛樹(shù)脂。
。3)固化劑通常采用烏洛托品;潤滑劑一般采用硬脂酸鈣,其作用是防止覆膜砂結塊,增加流動(dòng)性。添加劑的主要作用是覆膜砂的性能。
。4)覆膜砂的基本配比 成分 配比(質(zhì)量分數,%) 說(shuō)明:原砂 100 擦洗砂, 酚醛樹(shù)脂 1.0——3.0 占原砂重 ,烏洛托品(水溶液2) 10——15 占樹(shù)脂重,硬脂酸鈣 5——7 占樹(shù)脂重,添加劑 0.1——0.5 占原砂重 。1:2) 10——15 占樹(shù)脂重,硬脂酸鈣 5——7 占樹(shù)脂重,添加劑 0.1——0.5 占原砂重 。
。玻材ど暗纳a(chǎn)工藝
覆膜砂的制備工藝主要有冷法覆膜、溫法覆膜、熱法覆膜三種,目前覆膜砂的生產(chǎn)幾乎都是采用熱覆膜法。熱法覆膜工藝是先將原砂加熱到溫度,然后分別與樹(shù)脂、烏洛托品水溶液和硬脂酸鈣混合攪拌,經(jīng)冷卻破碎和篩分而成。由于配方的差異,混制工藝有所不同。目前國內覆膜砂生產(chǎn)線(xiàn)的種類(lèi)很多,手工加料的半自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)約有2000——2300條,電腦控制的全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)也已經(jīng)有將近50條,提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品穩定性。例如xx鑄造有限公司的自動(dòng)化可視生產(chǎn)線(xiàn),其加料時(shí)間控制到0.1秒,加熱溫度控制到1/10℃,并且可以通過(guò)視頻時(shí)時(shí)觀(guān)察混砂狀態(tài),生產(chǎn)到6噸/小時(shí)。
3、覆膜砂的主要產(chǎn)品類(lèi)型
。1)普通類(lèi)覆膜砂 普通覆膜砂即傳統覆膜砂,其組成通常由石英砂,熱塑性酚醛樹(shù)脂,烏洛托品和硬脂酸鈣構成,不加有關(guān)添加劑,其樹(shù)脂加入量通常在強度要求下相對較高,不具備低膨脹、低發(fā)氣等特性,適用于要求不高的鑄件生產(chǎn)。
。2)高強度低發(fā)氣類(lèi)覆膜砂
特點(diǎn):高強度、低膨脹、低發(fā)氣、慢發(fā)氣 簡(jiǎn)介:高強度低發(fā)氣覆膜砂是普通覆膜砂的更新?lián)Q代產(chǎn)品,通過(guò)加入有關(guān)特性的“添加劑”和采用新的配制工藝,使樹(shù)脂用量大幅度下降,其強度比普通覆膜砂高30%以上,發(fā)氣量顯著(zhù)降低,并能延緩發(fā)氣速度,能好地適應鑄件生產(chǎn)的需要。該類(lèi)覆膜砂主要適用于鑄鐵件中,中小鑄鋼、合金鑄鋼件的生產(chǎn)。目前該類(lèi)覆膜砂有三個(gè)系列:GD-1高強度低發(fā)氣覆膜砂;GD-2高強度低膨脹低發(fā)氣覆膜砂;GD-3高強度低膨脹低發(fā)氣覆膜。
。3)(類(lèi))覆膜砂(ND型)
特點(diǎn):高強度、低膨脹、低發(fā)氣、慢發(fā)氣、易潰散 簡(jiǎn)介:覆膜砂是通過(guò)工藝配方技術(shù)生產(chǎn)出的具有優(yōu)異高溫性能(高溫下強度高、耐熱時(shí)間長(cháng)、熱膨脹量小、發(fā)氣量低)和綜合鑄造性能的新型覆膜砂。該類(lèi)覆膜砂特別適用于復雜薄壁精密的鑄鐵件(如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機缸體、缸蓋等)以及高要求的鑄鋼件(如集裝箱角和火車(chē)剎車(chē)緩;中器殼件等)的生產(chǎn),粘砂、變形、熱裂和氣孔等鑄造缺陷。目前該覆膜砂有四個(gè)系列:VND-覆膜砂. ND-2低膨脹低發(fā)氣覆膜砂 ND-3低膨脹低發(fā)氣覆膜砂 ND-4高強底低膨脹低發(fā)氣覆膜
。4)易潰散類(lèi)覆膜砂 具有較好的強度,同時(shí)具有優(yōu)異的低溫潰散性能,適用于生產(chǎn)有色金屬鑄件。
。5)其它要求覆膜砂 為適應不同產(chǎn)品的需要,開(kāi)發(fā)出了系列特種覆膜砂如:離心鑄造用覆膜砂、激冷覆膜砂、濕態(tài)覆膜砂、防粘砂、防脈紋、防橘皮覆膜砂等。
三、覆膜砂制芯主要工藝過(guò)程
加熱溫度200-300℃、固化時(shí)間30-150s、射砂壓力0.15-0.60MPa。形狀簡(jiǎn)單的砂芯、流動(dòng)性好的覆膜砂可選用較低的射砂壓力,細薄砂芯選擇較低的加熱溫度,加熱溫度低時(shí)可適當延長(cháng)固化時(shí)間等。覆膜砂所使用的樹(shù)脂是酚醛類(lèi)樹(shù)脂。制芯工藝的優(yōu)點(diǎn):具有適宜的強度性能;流動(dòng)性好;砂芯表面質(zhì)量好(Ra=6.3-12.5μm);砂芯抗吸濕性強;潰散性好,鑄件容易清理。
1、鑄型(模具)溫度
鑄型溫度是影響殼層厚度及強度的主要因素之一,一般控制在220——260℃,并根據下列原則選定:(1)...覆膜砂上的樹(shù)脂軟化及固化所需的足夠熱量;(2)...形成需要的殼厚且殼型(芯)表面不焦化;(3)盡量縮短結殼及硬化時(shí)間,以提高生產(chǎn)率。
2、射砂壓力及時(shí)間
射砂時(shí)間一般控制在3——10s,時(shí)間過(guò)短則砂型(芯)不能成型。射砂壓力一般為0.6MPa左右;壓力過(guò)低時(shí),易造成射不足或疏松現象。3、硬化時(shí)間:硬化時(shí)間的長(cháng)短主要取決于砂型(芯)的厚度與鑄型的溫度,一般在60——120s左右。時(shí)間過(guò)短,殼層未固化則強度低;時(shí)間過(guò)長(cháng),砂型(芯)表面層易燒焦影響鑄件質(zhì)量。覆膜砂造型(芯)工藝參數實(shí)例:序號 圖號 殼厚(㎜) 重量(㎏) 鑄型溫度(℃) 射砂時(shí)間(s) 硬化時(shí)間(s) 1 (導向套)DN80-05 8——10 2.5——2.6 220——240 2——3 60——80 2 (閥體)DN05-01 10——12 3.75——3.8 240——260 3——5 80——100
四、覆膜砂應用中存在的問(wèn)題及解決對策
制芯的方法種類(lèi)很多,總的可以劃分為熱固性方法和冷固性方法兩大類(lèi),覆膜砂制芯屬于熱固性方法類(lèi)。
任何一種制芯方法都有其自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),這主要取決于產(chǎn)品的質(zhì)量要求、復雜程度、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品價(jià)格等綜合因素來(lái)決定采用何種制芯方法。對鑄件內腔表面質(zhì)量要求高,尺寸精度要求高、形狀復雜的砂芯采用覆膜砂制芯。例如:轎車(chē)發(fā)動(dòng)機氣缸蓋的進(jìn)排氣道砂芯、水道砂芯、油道砂芯,氣缸體的水道砂芯、油道砂芯,進(jìn)氣岐管、排氣岐管的殼芯砂芯,液壓閥的流道砂芯,汽車(chē)渦輪增壓器氣道砂芯等等。但是在覆膜砂使用中還常遇到一些問(wèn)題,這里僅...工作中的體會(huì )略談一二。
1、覆膜砂的強度和發(fā)氣量的確定方法
在原砂質(zhì)量和樹(shù)脂質(zhì)量的前提下,影響覆膜砂強度的關(guān)鍵因素主要取于酚醛樹(shù)脂的加入量。酚醛樹(shù)脂加入量多,則強度...提高,但發(fā)氣量也增加,潰散性...降低。因此在生產(chǎn)應用中要控制覆膜砂的強度來(lái)減少發(fā)氣量,提高潰散性,在強度標準的制訂時(shí)定要找到一個(gè)平衡點(diǎn)。這個(gè)平衡點(diǎn)...是...砂芯的表面質(zhì)量及在澆注時(shí)不產(chǎn)生變形、不產(chǎn)生斷芯前提下的強度。這樣才能...鑄件的表面質(zhì)量和尺寸精度,又可以減少發(fā)氣量,減少鑄造件氣孔缺陷,提高砂芯的出砂性能。對砂芯存放,搬運過(guò)程中可以采用工位器具、砂芯小車(chē),并在其上面鋪有10mm——15mm厚的海綿,這樣可以減少砂芯的損耗率。
2、覆膜砂砂芯的存放期
任何砂芯都會(huì )吸濕,特別是南方地區空氣相對濕度大,對砂芯存放期在工藝文件上加以規定,利用精益生產(chǎn)先進(jìn)先出的生產(chǎn)方式減少砂芯的存放量和存放周期。各企業(yè)應結合自己的廠(chǎng)房條件和當地的氣候條件來(lái)確定砂芯的存放周期。
3、控制好覆膜砂的供貨質(zhì)量
覆膜砂進(jìn)廠(chǎng)時(shí)附有供應商的質(zhì)量...資料,并且企業(yè)根據抽樣標準進(jìn)行檢查,檢查合格后方可入庫。企業(yè)取樣檢測不合格時(shí)由質(zhì)保和技術(shù)部門(mén)做出處理結果,是讓步接受或向供應商退貨。
4、合格的覆膜砂在制芯時(shí)發(fā)現砂芯斷裂變形
制芯時(shí)砂芯的斷裂變形通常會(huì )認為覆膜砂強度低造成的。實(shí)際上砂芯斷裂和變形會(huì )涉及到許多生產(chǎn)過(guò)程。出現不正常情況,要查到真正的原因才能...解決。具體原因如下:
。1)制芯時(shí)模具的溫度和留模時(shí)間,關(guān)系到砂芯結殼硬化厚度是否滿(mǎn)足工藝要求。工藝上所規定的工藝參數都需要有一個(gè)范圍,這個(gè)范圍需靠操作人員的技能來(lái)進(jìn)行調整。在模具溫度上...留模時(shí)間可以取下限,模具溫度在下...留模時(shí)間取上限。對操作人員需要不斷地培訓提高操作技能。
。ǎ玻┲菩緯r(shí)在模具上會(huì )粘有酚醛樹(shù)脂和砂粒,進(jìn)行及時(shí)清理并噴上脫模劑,否則會(huì )越積越多開(kāi)模時(shí)會(huì )把砂芯拉斷或變形。
。ǎ常嵝竞心>哽o模上的彈簧頂桿,由于長(cháng)期在高溫狀態(tài)下工作會(huì )產(chǎn)生彈性失效而造成砂芯斷裂或變形。及時(shí)更換彈簧。
。4)動(dòng)模和靜模不平行或不在同一中心線(xiàn)上,合模時(shí)在油缸或氣缸的壓力作用下,定位銷(xiāo)前端有一段斜度,模具還是會(huì )合緊,但在開(kāi)模時(shí)動(dòng)模和靜模仍會(huì )恢復到原始狀態(tài)使砂芯斷裂或變形。在這種情況下射砂時(shí)會(huì )跑砂,砂芯的尺寸會(huì )變大。解決對策是及時(shí)調整模具的平行度和同軸度。
。5)在殼芯機上生產(chǎn)空心砂芯時(shí),從砂芯中倒出尚未硬化的覆膜砂需要重新使用時(shí),進(jìn)行過(guò)篩并未用過(guò)的覆膜砂按3:7比例混合后使用,這樣才能...殼芯砂芯的表面質(zhì)量和砂芯強度。
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