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覆膜砂鑄造涂料缺陷防治與工藝匯編一、因覆膜砂鑄造涂料而產(chǎn)生的缺陷防治方法傳統(tǒng)的鑄造涂料只是在鑄件和鑄型中間起到阻擋隔離作用,達(dá)到防粘砂目的,但普通鑄造涂料高溫下由于附著力差、強(qiáng)度低、耐火差、發(fā)氣量大,容易造成鑄件產(chǎn)生粘砂、砂眼、氣孔、碳渣等缺陷。鑄件粘砂是因?yàn)橥苛蠜](méi)有有效起到阻擋隔離作用,或涂料與高溫金屬液體發(fā)生化學(xué)反映。 1.涂料附著力差:填砂震動(dòng)時(shí)造成涂料剝落,引起鑄件粘砂。 二、覆膜砂鑄造工藝匯總 覆膜砂鑄造在鑄造領(lǐng)域已有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史,鑄件的產(chǎn)量也相當(dāng)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(jié)疤)、冷隔、氣孔。如何解決這些問(wèn)題有待于我們?nèi)ミM(jìn)一步探討。 一、對(duì)覆膜砂的認(rèn)識(shí)與了解(覆膜砂屬于有機(jī)粘結(jié)劑型、芯砂) (1)覆膜砂的特點(diǎn):具有適宜的強(qiáng)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(fù)雜的砂芯;砂型(芯)表面質(zhì)量好,表面粗糙度可達(dá)Ra=6.3~12.5μm,尺寸精度可達(dá)CT7~CT9級(jí);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(jié)劑、固化劑、潤(rùn)滑劑及特殊添加劑組成。 (1)耐火材料是構(gòu)成覆膜砂的主體。對(duì)耐火材料的要求是:耐火度高、揮發(fā)物少、顆粒較圓整、堅(jiān)實(shí)等。一般選用天然擦洗硅砂。對(duì)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(guī)定小于;粒度①分布在相鄰3~5個(gè)篩號(hào)上;粒形圓整,角形因素應(yīng)不大于1.3;酸耗值不小于5ml。 (2)粘結(jié)劑普遍采用酚醛樹(shù)脂。 (3)固化劑通常采用烏洛托品;潤(rùn)滑劑一般采用硬脂酸鈣,其作用是防止覆膜砂結(jié)塊,增加流動(dòng)性。添加劑的主要作用是改善覆膜砂的性能。 (4)覆膜砂的基本配比 成分 配比(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)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。 2.覆膜砂的生產(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一定溫度,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(guó)內(nèi)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,有效提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品穩(wěn)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)間控制精確到0.1秒,加熱溫度控制精確到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)效率達(dá)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(tǒng)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(gòu)成,不加有關(guān)添加劑,其樹(shù)脂加入量通常在一定強(qiáng)度要求下相對(duì)較高,不具備耐高溫,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(qiáng)度低發(fā)氣類(lèi)覆膜砂 特點(diǎn):高強(qiáng)度、低膨脹、低發(fā)氣、慢發(fā)氣、抗氧化 簡(jiǎn)介:高強(qiáng)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(qiáng)度比普通覆膜砂高30%以上,發(fā)氣量顯著降低,并能延緩發(fā)氣速度,能更好地適應(yīng)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(qiáng)度低發(fā)氣覆膜砂;GD-2高強(qiáng)度低膨脹低發(fā)氣覆膜砂;GD-3高強(qiáng)度低膨脹低發(fā)氣抗氧化覆膜。 (3) 耐高溫(類(lèi))覆膜砂(ND型) 特點(diǎn):耐高溫、高強(qiáng)度、低膨脹、低發(fā)氣、慢發(fā)氣、易潰散、抗氧化 簡(jiǎn)介:耐高溫覆膜砂是通過(guò)特殊工藝配方技術(shù)生產(chǎn)出的具有優(yōu)異高溫性能(高溫下強(qiáng)度高、耐熱時(shí)間長(zhǎng)、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(fù)雜薄壁精密的鑄鐵件(如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)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),可有效消除粘砂、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-1耐高溫覆膜砂. ND-2耐高溫低膨脹低發(fā)氣覆膜砂 ND-3耐高溫低膨脹低發(fā)氣抗氧化覆膜砂 ND-4耐高溫高強(qiáng)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(qiáng)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) 其它特殊要求覆膜砂 為適應(yīng)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(xì)薄砂芯選擇較低的加熱溫度,加熱溫度低時(shí)可適當(dāng)延長(zhǎng)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(qiáng)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(qiáng);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(qiáng)度的主要因素之一,一般控制在220~260℃,并根據(jù)下列原則選定: (1)保證覆膜砂上的樹(shù)脂軟化及固化所需的足夠熱量; (2)保證形成需要的殼厚且殼型(芯)表面不焦化; (3)盡量縮短結(jié)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(xiàn)象。3、硬化時(shí)間:硬化時(shí)間的長(zhǎng)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,殼層未完全固化則強(qiáng)度低;時(shí)間過(guò)長(zhǎng),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(shù)實(shí)例:序號(hào)圖號(hào) 殼厚(㎜) 重量(㎏) 鑄型溫度(℃) 射砂時(shí)間(s)硬化時(shí)間(s) 1 (導(dǎo)向套)DN80-05 8~10 2.5~2.6220~240 2~3 60~80 2 (閥體)DN05-01 10~123.75~3.8 240~260 3~5 80~100 四、覆膜砂應(yīng)用中存在的問(wèn)題及解決對(duì)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(fù)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(duì)鑄件內(nèi)腔表面質(zhì)量要求高,尺寸精度要求高、形狀復(fù)雜的砂芯采用覆膜砂制芯是非常有效的。例如:轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)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,這里僅就工作中的體會(huì)略談一二。 1、覆膜砂的強(qiáng)度和發(fā)氣量的確定方法 在原砂質(zhì)量和樹(shù)脂質(zhì)量一定的前提下,影響覆膜砂強(qiáng)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(qiáng)度就提高,但發(fā)氣量也增加,潰散性就降低。因此在生產(chǎn)應(yīng)用中一定要控制覆膜砂的強(qiáng)度來(lái)減少發(fā)氣量,提高潰散性,在強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的制訂時(shí)定要找到一個(gè)平衡點(diǎn)。這個(gè)平衡點(diǎn)就是保證砂芯的表面質(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(qiáng)度。這樣才能保證鑄件的表面質(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(duì)砂芯存放,搬運(yùn)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(qū)空氣相對(duì)濕度大,必須對(duì)砂芯存放期在工藝文件上加以規(guī)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(yīng)結(jié)合自己的廠(chǎng)房條件和當(dāng)?shù)氐臍夂驐l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)必須附有供應(yīng)商的質(zhì)量保證資料,并且企業(yè)根據(jù)抽樣標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查,檢查合格后方可入庫(kù)。企業(yè)取樣檢測(cè)不合格時(shí)由質(zhì)保和技術(shù)部門(mén)做出處理結(jié)果,是讓步接受或向供應(yīng)商退貨。 4、合格的覆膜砂在制芯時(shí)發(fā)現(xiàn)砂芯斷裂變形 制芯時(shí)砂芯的斷裂變形通常會(huì)認(rèn)為覆膜砂強(qiáng)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(xiàn)不正常情況,必須要查到真正的原因才能徹底解決。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(jié)殼硬化厚度是否滿(mǎn)足工藝要求。工藝上所規(guī)定的工藝參數(shù)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(diào)整。在模具溫度上限時(shí)留模時(shí)間可以取下限,模具溫度在下限時(shí)留模時(shí)間取上限。對(duì)操作人員需要不斷地培訓(xùn)提高操作技能。 (2)制芯時(shí)在模具上會(huì)粘有酚醛樹(shù)脂和砂粒,必須進(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。 (3)熱芯盒模具靜模上的彈簧頂桿,由于長(zhǎng)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。必須及時(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(fù)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(duì)策是及時(shí)調(diào)整模具的平行度和同軸度。 (5)在殼芯機(jī)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),必須進(jìn)行過(guò)篩并未用過(guò)的覆膜砂按3:7比例混合后使用,這樣才能保證殼芯砂芯的表面質(zhì)量和砂芯強(qiáng)度。 |