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树脂砂型铸造质量控制指南

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:而该问题的解决与自硬树脂砂的性能密切相关,因此对自硬树脂砂生产的质量控制就显得尤为重要。树脂砂工艺对原砂的要求很高,原砂的粒度应根据主要产品的壁厚来确定。灼烧减量过高会增加型砂的发气量,一般应将再生砂的灼烧减量控制在3%以下。2)微粉含量的控制。填砂过程的质量控制 潮湿的砂箱在使用前应进行烘干。

树脂砂型铸造质量控制指南

自硬树脂砂自20世纪50年代末期开发研究后,已在铸造业中获得广泛的应用。该工艺的特点是铸型和型芯可自硬,工艺简单,节约能源生产率高,浇注后溃散性好,所得铸件尺寸精度高,表面质量好,适用于各种合金铸件的生产。

我国自20世纪70年代初也开始对自硬树脂砂进行了大量的研究和试验,目前已在生产中应用,但从生产情况来看,铸件的质量,特别是尺寸精度和表面质量与国外产品相比差距较大。这不仅影响其使用性能,而且直接影响其在国内外市场的竞争能力,所以提高铸件表面质量是亟待解决的问题。而该问题的解决与自硬树脂砂的性能密切相关,因此对自硬树脂砂生产的质量控制就显得尤为重要。

从目前国内的生产情况来看,大批量应用树脂砂的生产主要集中在铸钢件上,而小批量的镁合金铸件和铝合金铸件也常用到树脂砂。而不论是大批量的应用树脂砂的铸钢件生产还是小批量的生产,树脂砂质量的好坏都直接影响着最终铸件的质量。综合来看,可以从以下几个方面来控制树脂砂的质量。

1.型砂质量的控制

树脂砂质量的好坏将直接影响到铸件质量,所以必须严格控制树脂砂的质量。一般可以从原材料质量的控制、型砂工艺参数的控制和再生砂的质量控制三个方面来进行控制。

(1)原材料的选择及要求

1)原砂。树脂砂工艺对原砂的要求很高,原砂的粒度应根据主要产品的壁厚来确定。一般厚大铸件多选用了粒度为30/70目的烘干擦洗砂。

2)树脂、固化剂。国内生产树脂、固化剂的厂家很多,但具有自主研发能力、具备完善的检测设备和严密可靠的质量保证体系的厂家屈指可数。所以选择质量好的树脂、固化剂对于型砂质量显得很重要。同时也要根据气温的变化应选用不同总酸含量的固化剂,固化剂的加入量与固化剂的总酸含量、环境温度和型砂温度有直接关系,其加入量一般为树脂加入量的30%~65%。

(2)型砂工艺参数的控制

1)可使用时间。通常把型砂24h的抗拉强度只剩下80%的试样制作时间称为型砂的可使用时间。在生产过程中,可以将型砂表面开始固化的时间作为型砂的可使用时间。一般情况下,型砂的可使用时间应控制在6~10min。对于大型铸型或砂芯,可使用时间可延长至15min,通过调整固化剂的加入量来控制型砂的可使用时间。

2)型砂强度。可分为初强度和终强度。初强度是指型砂在1h的抗拉强度型砂的初强度应控制在0.1~0.4MPa。终强度是指型砂在24h的抗拉强度,型砂的终强度应控制在0.6~0.9MPa,决不要追求过高的终强度,否则会增加树脂的加入量、生产成本、气孔缺陷倾向,同时也会给旧砂再生处理增加麻烦。

3)起模时间。起模时间与型砂强度、型砂温度、环境温度、湿度、砂箱温度、铸型的复杂程度等诸多因素有关。在生产过程中,往往以与砂箱接触的型砂强度作为判断依据。如果用通气针沿箱壁往下扎,扎入深度平均小于20mm时,即可起模。随着季节和气温的变化,起模时间一般控制在0.5~1.5h。

(3)再生砂的质量控制

1)灼烧减量的控制。灼烧减量过高会增加型砂的发气量,一般应将再生砂的灼烧减量控制在3%以下。可通过补加新砂、向铸型中填充废砂块、降低砂铁比等手段降低灼烧减量。在正常情况下,再生砂的灼烧减量每两周检测一次为保证检测的准确性,要求在砂温调节器上的筛网上,在不同的时间段分三次取样,以平均值作为判断依据。

2)微粉含量的控制。微粉含量是指再生砂中140目以下物资的含量。微粉含量越高,型砂的透气性越差,强度越低。要控制微粉含量,必须保证除尘器处于良好的工作状态,并每天定期反吹布袋,清理灰尘。再生砂的微粉含量每两周检测一次,微粉含量应不大于0.8%(质量分数)。

3)砂温的控制。理想的砂温应控制在15~30℃,如砂温超过35℃,将使型砂的固化速度急剧加快,影响造型操作,导致型砂强度偏低,无法满足生产要求。在夏季,环境温度最高会达到40℃,在此情况下将砂温降到30℃以下是十分困难的,因此必须采用水冷系统对再生砂进行降温。如果循环水的入水温度<25℃,就能将砂温降到32℃以下;但当循环水的入水温度≥25℃时,降温效率将急剧下降。若配备冷冻机组,在炎热的夏季,就可将循环水的入水温度控制在7~12℃,砂温控制在25~30℃。在冬季的正常生产情况下,砂温不会低于5℃,不会出现因砂温偏低而影响生产的情况。

2.造型过程的质量控制

(1)混砂过程的质量控制 要按规范要求对设备进行检查、润滑和液料回流。按规范要求振打、反吹除尘布袋,及时清运除尘器中聚积的粉尘。每天清理1~2次混砂槽,每次清理完成后都应在混砂槽内壁和刀杆、刀片上刷脱模剂。混砂刀片的角度和刀片距混砂槽内衬的距离应符合规范要求。当混砂槽内衬和混砂刀片因过度磨损而无法正常使用时,应及时更换。

(2)脱模剂涂刷过程的质量控制 由于树脂砂没有退让性,起模相对比较困难,因此,模样在首次使用前,必须刷脱模剂,在脱模剂未完全干燥前,严禁填砂造型,否则,型砂易和模样粘连在一起,难以起模。对于不易起模的模样,在每次造型前,均应刷脱模剂,相对容易起模的模样,应根据使用情况每隔一定次数刷一次脱模剂。刷脱模剂前,应将模样表面清理干净,打磨平整。

(3)冷铁使用过程的质量控制 使用醇基涂料时,冷铁部位的涂料层不易点燃,极易在放置冷铁的部位产生蜂窝状气孔。为避免出现气孔缺陷,铸铁冷铁在使用的前一天或使用当天应进行抛丸处理,严禁使用表面锈蚀或有明显孔洞类缺陷的冷铁。冷铁在使用前应进行烘干处理,待使用的冷铁应放在支架上以防吸潮。所有使用冷铁的铸型,在点燃涂料时应采用燃气喷枪对冷铁部位进行助燃、烘烤。合箱前,必须对铸型再次烘烤。(www.xing528.com)

(4)填砂过程的质量控制 潮湿的砂箱在使用前应进行烘干。造型前,应将模底板垫平、垫实,避免造型填砂时底板变形。当砂箱表面温度≥40℃时严禁造型填砂,否则与砂箱相接触的型砂会因固化速度过快,导致型砂强度急剧下降。树脂砂虽然有良好的流动性,填砂时,仍应用手或木棒对型砂进行紧实,以提高铸型的紧实度;特别是凹部、角部、活块、凸台下部以及浇注系统等部位,必须舂实,否则容易产生机械粘砂和冲砂缺陷。为降低生产成本,在吃砂量较大的空间应填充旧砂块,流到砂箱外面的型砂应作为背砂及时使用为提高铸型(芯)的透气性,应严格按工艺要求放置冒口;铸型填砂完成后应在砂箱表面扎通气眼;对体积较大或出气不畅的砂芯,制芯时应预埋通气绳或通气管;如果砂芯的填砂面为工作面,应将该面压光或用砂轮片修光。

(5)涂料涂刷过程的质量控制 由于树脂砂的高温溃散性好,对涂料的刷涂质量要求很高,如果涂料层不致密或涂料附着力不强,将极易造成冲砂或粘砂缺陷。因此,刷涂料时涂料层应致密,尤其要保证浇注系统和铸型侧面的刷涂质量。为提高铸件表面质量,应将非加工面的涂料层打磨平整,不能有明显的刷痕。

(6)合箱过程的质量控制 对采用“一箱多件”生产工艺且单件重量≤50kg的薄壁小铸件,如果在中午12点前起模,允许在造型当日合箱,其余产品必须在造型次日合箱,以减少产生气孔缺陷的概率。为避免铸型返潮、吸气应尽可能缩短合箱到浇注的时间。合箱前,应将陶瓷管中和冒口根部的型砂清理干净。应按工艺要求选用合适的浇口箱或浇口杯。为避免铁液外溢,应在冒口部位放置冒口圈并用型砂固定。打卡子或紧固螺栓时,一定要插上定位销以防错箱。合箱结束后,应向定位销套中灌散砂子,以防铁液流入。为便于浇注,相同材质的铸型要集中放置,砂箱间距要合适。合箱当日未浇注的铸型如果铸型或砂芯内放置冷铁,必须在第二天开箱烘烤,以避免出现气孔缺陷。

3.熔注过程的质量控制

因树脂砂发气量大,极易产生气孔和夹渣缺陷,故对熔注操作过程应严格控制,应坚持“高温熔炼,适温浇注”的原则。应提高铁液包的修砌质量,修包时应将包壁上粘附的熔渣清理干净,铁液包在使用前应进行充分烘烤。应严格控制每包铁液的浇注数量,以保证浇注温度符合工艺要求。浇注前,要认真扒渣。浇注时,要精心操作,避免熔渣浇入铸型,避免铁液溢流过多。

4.清理过程的质量控制

应按工艺要求严格控制开箱时间,避免因开箱时间过早导致铸件变形。开箱时,要精心操作,及时将定位销套、冷铁和芯铁管捡出。铸件在脱箱后应进行预抛丸清理,以清除附着在铸件表面的浮砂,应根据铸件的结构确定吊挂方式和抛打时间。预抛后的铸件内外表面不应有明显的粘砂、氧化皮及铁锈。对于非全加工的铸件,在清铲、打磨及热处理工序完成后应进行二次抛丸清理清理后的铸件内外表面不应有粘砂、夹渣、氧化皮、铁锈以及其他异物存在抛丸清理后应将铸件中的铁丸清理干净。

5.落砂、再生过程的质量控制

为避免损伤铸件和砂箱,不允许将铸件带入落砂机,应尽量避免砂箱与落砂机台面的剧烈撞击,应及时将落砂机上的浇冒口、冷铁、定位销套等杂物清理干净。落砂时应避免将砂温≥150℃的型砂带入落砂机,以免损伤输送带。加新砂时,严禁将湿砂加入提升机。如果发现湿砂,应将其倒入落砂区并摊开使其自然干燥。

砂再生系统起动前,操作者应将储气罐和油水分离器中的水全部放出,并按规定给所有润滑点加油。除尘器每天起动前都应进行反吹,除尘系统运行正常后,才可起动砂再生系统。除尘布袋应定期更换。如果砂温调节器的工作效能有所降低,就应该用压缩空气对砂温调节器进行反吹,将散热片上粘附的灰尘和杂物清理掉,必要时要对砂温调节器的水路系统进行除垢处理。

6.树脂砂设备选型和改造过程中应注意的几个问题

1)除尘器的除尘能力至少要比正常要求高出40%,应选择合适的过滤风速。优先选用布袋除尘器,避免使用滤筒式除尘器。

2)落砂机不安装在地坑内。振动电动机的位置应高于地面。振动电动机的密封装置要安全可靠。

3)在场地许可的情况下,应优先选用移动混砂机。

4)砂温调节器的能力至少要比正常要求高出20%。必要时,应配备冷冻机。砂温调节器下部应安装反吹接头。应动态显示砂温调节器的进水和出水温度。

5)混砂机的混砂槽应选用对开式结构,混砂槽内应附衬套,衬套应分成2或3节。砂斗的储砂总量应满足5d以上的使用量。

6)在混砂机大臂驱动电动机上应安装变频软起动装置,避免混砂时因频繁换向导致减速机损坏。

7)在传送带机和斗式提升机的从动辊上应安装光电感应联锁保护装置,避免因传送带打滑导致型砂堆积。

除上述措施外,适当增加型砂实时检测设备,随时监控型砂的性能也是很必要的。另外,完善的生产管理也有助于减少铸件缺陷,提高铸件质量。

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