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    用自硬呋喃樹脂砂生產高鉻鑄鐵件取得了一定的效果現介紹給同行以供參考


    自硬呋喃樹脂砂在高鉻鑄鐵生產中的應用.用該砂進行造型制芯的操作要點均作了較為詳細的闡述。實踐證明,采用自硬呋喃樹脂砂生產高鉻鑄鐵泵類過流件,可較好地滿足其尺寸精度、表面光潔度要求,能有效地克服裂紋等鑄造缺陷的產生。自硬呋喃樹脂砂具有良好的工藝性能,在鑄造生產中得到了廣泛地應用,特別是在鑄鋼和普通灰口鑄鐵中應用較多,在高鉻合金鑄鐵生產上的使用則相對較少。我們用自硬呋喃樹脂砂生產高鉻鑄鐵件取得了一定的效果,現介紹給同行,以供參考。

      概況1997年以來,我礦與清華大學合資成立泵業公司,專門從事開發生產新型固液兩相流耐磨渣漿泵。泵用過流材質大多為高鉻鑄鐵,鑄造性能不同于一般普通鑄鐵和鑄鋼,其熔化和澆注溫度高、收縮率大、導熱性差、且在澆注過程中極易產生高熔點合金結膜而掛渣,另外,過流件自身尺寸精度和表面光潔度要求較高,采用普通粘土石英干型(芯)砂鑄造時,鑄件質量難以達標。經實踐,采用自硬呋喃樹脂砂造型制芯后,泵過流件質量明顯改善,鑄件一次合格2原材料的選擇與普通粘土砂相比,自硬樹脂砂具有其工藝上的特殊性,對所用原材料要求較高,因此,應合理選材。

      原砂的選擇樹脂砂對石英原砂的要求較高,除了對化學成份有要求外,還必須嚴格控制含泥量、含水量、顆粒組成等,必要時,還應對酸耗值、表面狀況、顆粒形狀等指標進行控制。目前,呋喃樹脂是我國應用較廣的鑄造樹脂,其品種較多,選擇余地大,根據泵類過流件的型芯結構及高鉻合金鑄鐵的鑄造工藝要求,并考慮本地氣候條件,選擇了高溫強度和抗濕性均較好,氮和游離甲醛含量均適中的FFD-121改性呋喃樹脂。固化劑的選擇固化劑對樹脂砂的重要性不亞于樹脂,從控制硬化過程來看,它有決定作用。

      常用固化劑有對甲苯磺酸、苯磺酸、磷酸等及其混合物,使用較多的是對甲苯磺酸。

      在相同條件下,使用不同的酸,樹脂砂的硬化速度則不相同,對甲苯磺酸在有機酸中酸性較弱,硬化速度緩慢,適用于高溫天氣和復雜型芯的手工操作。

      偶聯劑的選擇用樹脂作粘劑時,粘結膜是樹脂發生交聯反應的產物,是有機的,對無機的SiO砂粒表面附著不牢,而且它又很脆,量也不多,樹脂砂的破斷一般都是以附著破裂為主,加入偶聯劑硅烷后,通過化學鍵加強了樹脂與砂粒間的結合,有效地改善了樹脂粘結膜對砂粒表面的附著力,能成倍地提高樹脂砂的強度。

      樹脂砂所用偶聯劑的品種較多,可選擇KH-3樹脂砂的制備3.1配方的確定樹脂和固化劑的加入量對樹脂砂性能的影響很大,其適宜的配比范圍和組合,一般應根據所用材料、季節和型芯性能要求等情況,通過型試手段,用正交試驗法得出。

      1)樹脂加入量的確定隨著樹脂加入量的增加,型芯砂的強度顯著增加(參見圖1),當超過一定值后,使得樹脂液聚集,形成小液滴,充滿砂粒間的孔隙,造成透氣性下降;同時,液滴在重力和表面張力的作用下,潤濕模樣表面,形成一層樹脂膜,引起粘模;澆注時型芯砂的發氣量也增大,易使鑄件產生氣孔缺陷,另外,用量增加也使生產成本升高。因此,樹脂的加入量應在滿足型芯性能(如強度等)要求的前提下盡量少加,一般添加2%即可。

      2)固化劑加入量的確定固化劑對甲苯磺酸的加入量必須與樹脂成一定的比例,同時,還必須結合以下三個方面的具體要求來確定。

      第一、樹脂砂的可使用時間要求。這一參數控制得準確與否,對型芯品種變化大的手工造型作業來講,具有重要意義。當制作那些形狀簡單、體積小、制作時間短的型芯時,樹脂砂的可使用時間以短為好,即應適當加大固化劑的比例;反之,當手工制作那些形狀復雜、體積較大、造型操作困難的型芯時,樹脂砂的可使用時間以偏長為好,即應適當減少酸的加入量。

      第二、型芯的強度要求。當固化劑加入量很少時,不足以使樹脂硬化反應完全,型芯硬化后的強度很低,表面穩定性差,隨著固化劑加入量的增加,鑄造設備研究強度明顯提高,達到高峰值后,繼續增加固化劑,強度則下降,過量時,樹脂砂焦化變黑,與樹脂的化學反應氣味明顯加重,澆注時的發氣量加大并提高了生產成本。

      第三、環境的影響。氣溫高、濕度低及砂溫高、水份低時則應適當減少固化劑的加入量,反之,應增加比例。根據氣候變化情況,結合生產實際,我們所用樹脂砂的主體配方。

      原材料名稱石英砂樹脂對甲苯磺酸重量百分比占砂重的占樹脂量的3.2樹脂砂的混制工藝及其性能1)混砂工藝使用碗形高速樹脂混砂機以及手工造型制芯時,其適宜的混砂工藝為:原砂+固化劑(對甲苯磺酸)+FFD-121樹脂和硅烷混合液出碾。

      2)性能范圍采用表4配方與上述混砂工藝配制的樹脂砂性能結果如表5所列,滿足了手工制作一般中等型芯的性能要求。

      名稱可使用時間/min脫模時間/min24h抗拉強度值/Pa范圍4實際操作要點采用樹脂砂造型制芯時,必須結合其硬化時間有限、流動性好、易粘模、硬化后脫模、澆注時發氣量大等性能特點,在生產實際中制訂相應的工藝對策。

      模樣和芯盒方面由于樹脂砂型芯是在硬化狀態下起樣脫模,因而比傳統的粘土砂用木模和芯盒結構均有特殊要求,主要如下:1)工作表面必須光潔,無凸凹不平和變形、開裂等缺陷,能用金屬模樣和芯盒時,最好采用經機加工的模樣及芯盒。

      2)模樣構造必須牢固,應有專門的起模結構和起模裝置;活塊不宜插釘固定,應做成燕尾鑲塊結構等。

      3)拔模斜度要合適,對手工造型制芯的鑄件,其拔模斜度值可參考表6執行。

      模樣高度拔模斜度4)芯盒結構一般宜采用可拆卸式、多活塊式構造,盡量使填砂方向與下芯方向一致,以利于制芯時不必翻轉芯盒。

      造型制芯方面1)做好準備。操作前,必須備齊工裝、工具、模樣和芯盒等,以減少制作時間,力爭使操作時間短于樹脂型芯砂的可使用時間。

      2)刷脫模劑,方便脫模。模樣及芯盒在使用前,應先清理干凈,然后,在工作表面涂刷一層FFD-TL型冷芯盒脫模劑。涂刷時,先搖晃、攪拌,使之呈懸濁態,再均勻施涂,幾分鐘即自干,刷一次可使用數次。

      3)制作,由于樹脂砂的可使用時間有限,當手工造型制芯時,型芯砂應現混現用,需多少混多少,盡量減少浪費,可采取大小鑄型(芯)搭配制作來處理所剩余砂,仍有余砂時,應收起來,做成砂塊,作型芯的中間填充料用;填砂時,應先填充模樣表面、轉角、凹坑等重點部位,中部可填充余砂硬塊;制作大而復雜的型芯時,要抓緊時間,防止一邊制作一邊硬化;制作時,還要邊填砂邊均勻緊實,必要時,并輔以適度的敲擊或震動;對厚大實心芯,應在預定位置埋設通氣模樣,待中部芯砂硬化到一定強度后,將之拔出,形成排氣道。當制作葉輪筋片砂芯時,因采用刮板制芯,操作時間較長,其芯砂則應單獨配制。

      4)粘結與修補。由于型芯是在固化后脫模,因此,易造成型芯損壞,對于殘損者,不要廢棄,可以粘結或修補,粘結時,先在斷口浸涂FFD-J系列砂型拼接粘結劑并進行對接,然后在室溫下固化,4h后,其粘結處的抗拉強度便可達到3×10Pa以上,多次實驗證明,粘結后的型芯經24hr固化后,其斷口的粘結強度略高于型芯的基體強度。若破斷脫落僅省了排放費用,而且循環使用和開發制造成材料和再生低產品,擺脫了排放廢棄物的法律制約,廢物法不用于賣的或制造的產品。

      取得的效果是很好的,1993年以來收購當地一家制磚廠,把鑄造廢砂和渣用于生產商品用和住宅用混凝土磚,每月僅制磚平均收入就達5萬美元,而且把灰、塵及焦炭粉粒用于沖天爐熔煉,其余廢物和殘渣在去除金屬物后用于筑路和填充等。該公司末花錢用于廢物處理,而且成功地把廢物變成商品原材料,實現了零廢物生產。

      在1993年11月并且從那以后每年瓦特門工業公司得到加里福尼亞州廢物綜合管理局一項獎,即通過減少廢棄物而改善環境的獎。

      部份已經損壞,則應填充新混樹脂砂進行修補,破損部位較大時,宜先在損壞處插鐵釘固定,再填砂修補,固化后再進行磨削修整。

      5)刷涂料。型芯脫模一定時間后,均勻涂刷1~3遍醇基鋯瑛粉涂料,涂層厚度按以下情況掌握:4.3合箱澆注方面1)合箱時,應注意加強排氣措施,安設排氣繩、排氣溝、排氣管等。

      2)澆注時,要嚴格控制鐵水的澆注溫度,并做到快澆、不斷流,及時引火,以減少氣孔、裂紋等缺陷的產生。

      5應用實例5.1實例一1)鑄件名稱:50Z-XH-470渣漿泵葉輪。

      3)鑄件主體壁厚:~25mm該件為渣漿泵過流件葉輪,其1芯形狀較為復雜,是形成葉片線型的關鍵砂芯,且為刮板成型,另外,在外形尺寸比例方面,與直徑相比,其高度尺寸偏小,采用普通粘土干芯砂制芯時,1芯強度偏低,澆注時極易上浮,造成偏芯,同時裂紋、變形缺陷較多,鑄件清理困難,改用自硬樹脂砂制芯后,上述問題得以解決,鑄件一次合格率提高20%以上。

    【上一個】 墨鑄鐵冷卻壁損壞的形式是產生裂紋 【下一個】 通過加工硬化和時效強化來提高合金性能是傳統研究中使用的方法

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