呋喃樹脂自硬砂使用過程中的問題

樹脂自硬砂鑄造工藝和其他工藝有自己的規律。如果在原材料選擇、工藝設計、產品（芯）操作和生產管理方面沒有得到很好的控制，導致一些制造缺陷，降低鑄造質量。本文將對呋喃樹脂自硬砂使用過程中若干問題進行分析。1使用樹脂砂時的一般鑄造缺陷和防止措施呋喃樹脂自硬砂若使用不當，常出現氣孔、機械粘砂、粘模等鑄造缺陷。1.1鑄造缺陷的特征金屬凝固過程中，陷入金屬液中的氣泡在鑄件中形成孔洞，稱之為氣孔。通過觀察孔洞的形狀、孔壁特征、表面形貌及產生部位等特征可區別于縮孔、縮松、砂眼、渣孔等鑄造缺陷。防止氣孔產生的主要措施如下。1.1.1選擇合適的樹脂類型，并相應減少樹脂添加量樹脂或固化劑加入量過多，樹脂含氮量過高，都要引起發氣量增加，因此，要防止氣孔產生應選用低氮樹脂，盡量降低樹脂和固化劑的加入量。1.1.2砂壓及再生設備若舊砂再生不良，使舊砂的灼燒減量失控，微粉塵含量過高，會造成型（芯）砂發氣量增大，透氣性降低，出現這種現象時應適當加大新砂比例，同時改進舊砂再生設備，使再生砂達到要求指標。1.1.3嚴格控制石材的干燥時間和技術砂型、砂芯硬化不良，涂刷涂料或烘干不當，涂料質量不好或干燥不充分，均使砂型（芯）中殘留水分過多，發氣量增大。1.1.4確定砂芯出氣道改進鑄造工藝設計，適當提高壓頭，使砂芯排氣通暢；砂型合理設置排氣孔，合型時應將砂芯出氣道與砂型氣眼連通并引出，防止出氣道被砂堵塞或澆注時鐵液進入芯頭出氣道；控制澆注速度，避免澆注過慢，使澆注系統金屬液充滿。1.1.5原砂量調整適當調整原砂粒度，在保證鑄件表面質量的前提下，原砂適當粗些可提高砂型的透氣性。1.1.6正確控制注射溫度控制最佳的澆注溫度范圍，確保既不出氣孔，又不至于引起粘砂1.2金屬液與鑄型材料和、互相粘結的過程機械粘砂是金屬液在壓力作用下滲入鑄型型壁砂孔隙中產生金屬和砂粒互相摻和、互相粘結的現象。粘砂是金屬液與鑄型間發生界面反應的結果，金屬液注入鑄型以后，在界面上，金屬液、鑄型材料和型內氣體之間要發生一系列物理化學反應，粘砂就是這許多反應的綜合結果。防止粘砂可采取的主要措施如下。1.2.1合理選擇原砂選用多（四）篩砂的粒度級配，使砂粒間隙減少，增大金屬液的滲透阻力。1.2.2對樣品的要求涂料的作用是隔離鑄型（芯）和金屬液，所以涂料層要有一定的厚度和一定的滲入深度。在受熱嚴重的部位，可采用雙層涂料。底層涂料主要保證涂料有一定的滲透深度，而表層涂料要保證一定的厚度；改善涂料配方，提高涂料性能。應根據合金類別、鑄件大小以及鑄型工藝來選擇涂料。1.2.3多砂處理經過反復使用再生的砂熱穩定性好，砂粒形也較好。1.2.4．兩種砂的緊實度。對于表面面鑄型（芯）的表面質量取決于模樣的表面質量和型（芯）砂的緊實度，因此模樣表面越好，型（芯）砂緊實度越高，越容易防止粘砂。造型時，盡量提高鑄型（芯）的緊實度，尤其模樣凸臺的下部、凹角轉彎處以及活塊下部等處的緊實。1.2.5澆注溫度的確定澆注溫度不宜過高，應根據鑄件形狀、尺寸、壁厚、重量等特點，選擇合適的澆注溫度，原則上，在不產生氣孔和澆不足、冷隔等缺陷的前提下，盡量降低澆注溫度。1.3防止粘模產生的因素模樣不易起出，或在起模時模樣上粘砂，結果導致鑄件表面質量差，甚至成廢品。粘模產生的原因有多種：（1）模樣或芯盒表面質量差；（2）脫模劑使用不當；（3）起模時間過早等。因此防止粘模可采取的相應措施如下。(1）提高模樣及芯盒的表面質量。(2）根據環境溫度的不同，準確控制最佳脫模時間，合理選用脫模劑。1.4合理控制硬化時間生產中會遇到固化太快，砂型、砂芯變脆，強度降低和固化太慢，砂型砂芯硬化不良導致生產效率低以及砂型、砂芯質量太差兩種極端現象。1.4.1砂溫調整建議固化太快一般多出現在夏季。防止固化太快的主要措施有：(1）控制砂溫，特別在夏季，環境溫度又高，應采取措施，盡量使砂溫降到35℃以下。(2）降低固化劑的加入量，或更換酸度較小的固化劑。(3）嚴防靠增加固化劑的量來加快固化速度，達到提高生產效率的錯誤做法。1.4.2控制砂膠結砂固化劑固化太慢，冬季出現的較多，或原砂含水量過高，或含泥量及微粉含量過高，另外常出現在一些剛開始采用樹脂砂工藝的企業和產量較少的情況下。防止固化太慢的主要措施有：(1）提高砂溫至10℃以上。(2）在冬季，可適當提高車間內的環境溫度，每班開始時，可對模具進行適當預熱。(3）調整固化劑加入量，在冬季可適當增加固化劑用量并選用酸度較大的固化劑。(4）選用優質原砂，建議采用擦洗砂，指標應達到3.2規定的要求。2固化劑的種類樹脂成分應根據鑄件類別，即合金種類，鑄件大小，壁的厚薄及復雜程度來選擇，固化劑種類應結合鑄件特點、環境狀況（主要是環境溫度）與樹脂合理搭配。2.1鑄鐵件、鋼鋼件的規格按樹脂含氮量分，有（1)W級：N的質量分數低于0.3%，無氮樹脂，適用于大型鑄鋼件；（2)D級：0.3%～2.0%N，低氮樹脂，適用合金鋼、小型鑄鋼件、球鐵件；（3)Z級：2.0%～5.0%N，中氮樹脂，適用于鑄鐵件；（4)G級：高氮樹脂，適用于有色鑄件、一般鑄鐵件。按糠醇質量分，有：高糠醇樹脂質量分數在85%以上，適用于球鐵件、鑄鋼件；中糠醇樹脂質量分數70%～85%，適用于鑄鐵件；低糠醇樹脂質量分數50%～70%，適用于有色鑄件。2.2游離磺酸量在選用時主要考慮：總酸度小于20%，游離磺酸量小于4%，適用于高于10℃的環境溫度；總酸度大于20%，游離磺酸量大于4%，適用于低于10℃的環境溫度。2.3機酸固化劑和有機酸固化劑實際使用中還要注意樹脂的種類要與固化劑的種類相匹配。如無機酸固化劑適用于高氮樹脂，有機酸固化劑適用于中、低氮樹脂。在選用樹脂及固化劑時，可根據自己的條件，經試驗后確定，還應根據季節、產品類別的變化以及質量要求的變化適時進行調整。3粘結劑加入量對原機電部樹脂砂一種呋喃樹脂自硬砂中的粘結劑包括樹脂和固化劑，粘結劑加入量過高，容易造成鑄件缺陷增加，質量下降，鑄件成本升高。1991年原機電部樹脂砂技術推廣小組制定的訂購技術指標中，重要的一項指標就是樹脂加入量（質量分數）應控制在1%左右。實際生產中由于多種因素的影響，樹脂加入量常常高于1%。應深入分析影響粘結劑加入量的因素，有針對性地采取措施，以盡量降低粘結劑的加入量。生產中可采取的措施如下。3.1過高樹脂砂強度值樹脂砂的強度隨樹脂加入量的增加而提高，但是加入量超過一定限度以后，強度進一步提高不明顯。另外樹脂砂的強度也不宜過高，在滿足工藝要求的前提下，應盡量降低。樹脂砂強度值的大小應視合金種類，鑄件大小以及工藝條件不同而異。目前，推薦樹脂砂抗拉強度為0.8～1.0MPa，砂芯抗拉強度為1.0～1.2MPa，復雜砂芯為1.6～2.0MPa，多數工廠樹脂的加入量（質量分數）控制在0.8%～1.2%，固化劑加入（質量分數）一般為樹脂的30%～40%。3.2顆粒及粒度的確定建議采用袋裝四篩擦洗烘干砂。原砂質量應達到：集中度大于85%，微粉含量（質量分數）不超過0.5%（微粉含量指硅砂中粒度為0.075mm至底盤的顆粒部分，即0.106mm篩以下的部分）；含泥量（質量分數）不超過0.2%，酸耗值不大于5mL/50g，水分不超過0.2%；原砂粒形用堆積密度測量，樹脂砂用的原砂，其堆積密度應不小于1.55g·cm-3。粒度的選擇是：中大件采用40～70目砂，薄小件不刷涂料采用50～100目砂，也可采用非標70～100目砂，PH為7。SiO2含量（質量分數），鑄鋼件用砂應大于97%，鑄鐵件用砂大于90%。3.3再生砂新砂經過使用再生后的砂子與原砂相比，具有以下特點。原砂主要成分是SiO2，在870℃左右，石英變為磷片石英，體積發生膨脹，冷卻后再加熱，體積變化較小，即經過相變后的磷片石英體積穩定性好。再生砂耗酸值低于新砂，一般小于3mL/50g，這主要是反復使用，在混砂過程中固化劑已中和了一部分堿性物質，另一方面多次反復擦搓，去掉了原砂表面的堿性氧化物。砂子反復擦搓，尖角變純，圓整度提高，即粒形更好。再生砂的質量控制得好，性能優于原砂；如果控制不當，其性能不僅不能優于新砂，甚至更差。一般再生砂應達到：微粉（質量分數）小于0.8%，灼燒減量；鑄鋼用砂不超過（質量分數）2.0%，球鐵用砂不超過3.0%，一般鑄鐵件不超過3.5%。3.4樹脂砂混制工藝優化樹脂砂混砂工藝使用設備與定量精度等都在一定程度上影響粘結劑的加入量。目前，生產中使用較多的是雙臂連續混砂機，樹脂砂的混制工藝為單砂二次混，即先加固化劑預混，然后再加入樹脂混制。試驗和實踐證明，連續混砂機優于間歇式混砂機，達到同樣的型砂強度，前者比后者少加樹脂（質量分數）10%～20%。無論使用何種混砂機，均應先加固化劑，充分預混后，再加入樹脂混制。3.5樹脂砂固液生產技術砂溫影響砂型砂芯的強度，硬化的程度和均勻性，以及固化時間等。用樹脂砂生產，最理想的砂溫是20～30℃。生產中應根據產量的大小，設備條件，合理控制砂溫，特別是在冬季和夏季，應采取不同的措施。4減少砂用量實際生產表明，降低砂鐵比，減少用砂量，不僅能有效降低樹脂和固化劑的加入量，還利于提高鑄件質量，降低生產成本。粗略計算，砂鐵比降低1，鑄件成本下降200～300元。減少砂用量的辦法主要有：在吃砂量較大的部位，可以加填充料。填充料有舊砂塊、木塊、磚塊、石塊等；樹脂砂強度高，一般情況下，打砂胎吃砂量在50mm即可，有砂箱造型時，還能適當減少。使用