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树脂砂铸造工艺全面解析,核心技术都在这里了!

发布时间:2019-11-13

一、树脂砂铸造过程中常见问题解析

由于自硬树脂砂铸造具有生产出的铸件表面质量好、尺寸精度高、废品率低,适用范围广、对工人技术水平要求低,大大减轻了工人的劳动强度和改善工作环境等优点,因此国内越来越多的公司(或企业)选择自硬树脂砂铸造手段。虽然自硬树脂砂铸造技术已经成熟,但在生产过程中仍然存在许多问题。

在自硬树脂砂铸造生产过程中,需要注意以下几个问题。

一、要经常注意设备的运行情况

设备运行情况的好坏,直接影响着铸造生产成本和铸件质量,因此,在铸造生产中,要经常注意设备的运行情况,发现运行异常及时分析解决,着重应注意以下两方面:

1、要注意除尘设备的运行。

除尘设备的好坏,直接影响着再生砂的再生成本和铸件质量,在铸造生产中,除尘设备运行出现异常往往不易发现,但如果除尘设备的除尘效果不好,不但影响着工作环境、污染空气,更重要的是影响着再生砂的微粉含量,其直接结果是导致混砂时树脂加入量的增加和由于透气性差造成铸件废品率增多。

2、要注意混砂设备的运行。

混砂机是否能够正常运行,直接影响着混砂的质量,其中液料(树脂、固化剂)的加入量最为关键。一般情况下,树脂的加入量是靠控制齿轮泵电机的电压、固化剂的加入量是靠控制隔膜泵电机的电压来实现的,由于季节、天气的变化,造成液料粘度的变化,在相同电压的情况下,液料的加入量会产生波动,且固化剂易产生结晶,造成阀及管道堵塞,因此,应每班对液料管道进行清理,每周对液料的加入量进行检测,以确保液料加入量的准确。

二、要注意制定的生产工艺的正确性及合理性 

生产工艺制定的合理与否,直接影响着铸件的成品率、铸件质量和铸造成本,在制定生产工艺时,主要应注意以下几项:

1、确定合适的再生砂的LOI值

LOI值即灼烧减量是衡量再生砂的脱膜率的重要指标,也是与型砂的发气量及铸件产生气孔类缺陷密切相关的指标,铸铁件一般采用呋喃树脂砂生产,实践证明LOI值控制在3%左右完全可以满足生产要求,而过分降低LOI值意义不大。

2、确定合适的铸造工艺参数

(1)确定合适的终强度 

一般地,树脂砂混制好后,经过24小时左右的自行硬化,便可达到最高强度即终强度。由于各企业的生产条件和生产规模不同,造成从造型到浇注之间的时间间隔不一定超过24小时,因此终强度的确定应因企业而定。规模较小、实行几天一炉制的企业,可采用24小时终强度标准;铸型固化时间不超过的24小时的企业,以浇注前所达到的强度为终强度标准。同时,在生产中还要克服两方面的倾向:一方面为保证质量而盲目提高强度,使铸造成本提高,造成浪费;另一方面就是为保成本而压低强度,结果造成质量不稳、波动范围大,使铸件质量受原材料和操作者的影响较大。

(2)确定合适的砂铁比

自硬树脂砂由于其强度高、固化后起模、分型面平整,因此其吃砂量比粘土砂的要小,但其砂铁比也有一定要求。如果铸造砂铁比太高,生产过程中既浪费树脂和固化剂又会产生较大的废砂块,使再生机负担加重,脱膜率降低,LOI值升高,铸件产生气孔的可能性增大;如果砂铁比太低,浇注时容易产生跑火,铸件容易产生变形。根据我们的经验,砂铁比应选择为2.2~3:1。

(3)确定合适的浇注系统 

呋喃树脂砂的热稳定性较差,有资料介绍,树脂砂中树脂的加入量在1.4%-1.6%时,其热稳定性最好,但在一般情况下,树脂加入量在1.2%左右,因此,浇注系统的设计原则为在树脂的热稳定性时间内确保金属液快速、平稳地充满铸型型腔,所以,在确定浇注系统时,应尽量采用陶瓷管,并使内浇口多而分散。

三、要注意原材料的选择 

原材料的选择对铸造生产有较大影响,因为原材料的好坏,一方面影响着铸件质量,另一方面影响着各种材料的加入量和消耗量。为此,应从以下几方面考虑:

1、原砂的选择 原砂分为普通砂、水洗砂、擦洗砂等几类,由于擦洗砂中含泥量已经很少,故可大大减少树脂的浪费,应优先选择,其次选水洗砂,但决不能使用未经处理的原砂。选择型砂时,一要遵循就近选择的原则,减少运输成本,二要尽量选用角形系数低的原砂。

2、树脂的选择

树脂的选择,直接影响着铸造质量。如果选择了质量较差的树脂,不但增加了树脂的加入量,而且影响了型砂的质量,造成铸件废品增多,因此对原材料的选择,不能只根据生产厂家提供的技术数据确定,而应对生产厂家的生产设备、生产过程及质量控制手段有所了解,并尽量自己对树脂的各项指标进行检验或请有关的有较好信誉的检验部门进行检验,或借鉴同类使用厂家的经验,或选择信誉较好的知名大企业的产品。

3、其它原材料的选择 其它原材料包括固化剂、涂料、粘结剂、脱模剂、封箱泥条等,这些原材料的选择,既要考虑其质量问题,又要考虑其与主要材料的匹配如采购、运输方便等问题。因为这些原材料对铸件质量的影响不是主要的,但对铸造成本的影响也不容忽视,如固化剂加入量的不同,不但由于影响造型过程的生产效率而影响生产成本,而且还影响材料费用。总之,只要注意了以上几方面,不但生产出满足客户要求的铸件,而且能够降低铸造成本,给企业带来发展和效益。

 

二、树脂砂铸造生产全工艺流程浅谈

 

为规范树脂砂铸造的生产过程,严格执行操作工艺,减少因违反工艺或操作不当产生的废品和降低的铸件生产成本,特制定本生产操作工艺规程。本工艺规程适用于公司内所有树脂砂铸件的生产全过程和与之相关的各类操作人员。下面节选一部分供大家参考阅读。


工艺规程


3.1 主要原材料的技术要求或规格

3.1.1原砂(天然石英砂)

粒度:40/70目(中大件)或50/100目(一般件);
化学成分:SiO2 >90% 、含泥量<0.2%~0.3% 、 含水量 <0.1~0.2%;
微粉含量(140目筛以下) ≤0.5~1.0%、耗酸值<5ml 、灼减量<5、粒型:圆形或多角形。

 

3.1.2再生砂灼减量<3.0%;耗酸值<2.0ml;PH值<5 ;200目筛底盘<1%;底盘量<0.2%;含水量<0.2%;
粒形:圆形。

 

3.1.3呋喃树脂含氮量2.0~5.0%;24h抗拉强度>1.5MPa;游离甲醛<0.3%;粘度<60mPa.s;密度1.15~1.25 g/cm3;游离酚<0.3%。
 

3.1.4固化剂采用有机磺酸固化剂,其黏度一般控制在<200mPa.s,水不溶物的含量<0.1%,同时冷冻和随后的溶解之间要有可逆性。为了保证稳定的型砂可使用时间和硬化速度,可选用“a+b”固化剂或根据季节不同选用不同酸度型号的固化剂。
 

3.1.5 涂料采用醇基涂料。要求涂料的固体含量高,粉料粒度细,粉料及黏结剂的耐火度高,抗爆热能力强等。具体工艺性能要求有:密度1.25~1.35 g/cm3;黏度6~7s;悬浮性(2h)>97%;涂刷性、流平性、渗透性、抗裂性要好,涂层强度要高。对于表面球化有深度要求的铸件,应采用氧化镁涂料。
 

3.2操作工艺规程

3.2.1再生砂准备根据树脂砂再生设备的要求和工艺流程进行操作,获得满足工艺要求的再生砂。特别要注意控制好进入混砂机时的再生砂的温度,最好在25-35℃。
 

3.2.2砂、树脂、固化剂加入量的调整

(1)混砂机的流量测定
根据混砂机的设定要求,在正常的生产情况下,至少每四天进行一次流量测定。分别对相同时间内砂、树脂、固化剂的流量进行称量,掌握时间流量。并先将砂流量按混砂机的公称流量进行调整。

 

(2)树脂量的调整
根据砂流量调整树脂的加入量,树脂加入量一般控制在型砂重量的0.8~1.2%,厚大件取上限,中小件取下限。

 

(3)固化剂量的调整
固化剂加入量在正常情况下与砂温和车间环境温度有关,一般控制在树脂加入量的30~50%,高温时取下限,低温时取上限。放砂时间长的大件固化剂加入量取下限,以保证树脂砂有足够的可使用时间。

 

(4)混砂机的调整与准备
严格按《混砂机操作规程》进行设备的日常维护保养,特别是要及时清理搅笼内的叶片和内壁。每天放砂前应将树脂,固化剂泵单独循环1~2分钟,并注意检查固化剂加入孔是否有结晶堵塞现象。

 

3.2.3模具整理与检查

①了解所生产铸件的工艺要求,熟悉工艺文件和工艺装备。
②检查模具芯盒是否齐全,清除模具芯盒表面存在的多余残留堆积物。
③检查模具芯盒是否存在缺角、变形,尺寸是否符合图纸要求;检查活块、浇冒口是否残缺。
④检查定位销、孔配合是否合适;模具的起模装置及吊运装置的安装是否合适。

 

⑤检查模底板是否平直,大小是否符合要求。金属平板的安装必须平整、四角垫平,并保证在一水平面上。木质底板的模具必须放在金属平板上造型,造型前应检查底板与金属平板结合面之间是否有杂物。
⑥砂箱大小是否合适,吊耳是否牢靠可用,大型砂箱是否有裂纹等缺陷。
⑦准备所需要烘烤的冷铁,芯撑(冷铁、芯撑烘烤后必须冷却至室温才能使用)起模吊运工具、通气绳、填砂的用的砂块。所用冷铁表面最好经过加工或毛坯表面无缺陷,一般厚大件冷铁使用不得超过3次,薄壁件不得超过5次。
⑧所有模具,芯盒均刷好脱模剂后使用。

 

3.2.4加砂与舂实

①冷铁、活块、浇冒口模样,以及泥芯的出气必须根据工艺要求正确摆放。
②启动除尘器后开动混砂机,单搅笼混砂机应注意先去掉头砂后再进行放砂操作。
③中小件可以从模样上放砂,放砂时应注意防止冷铁和活块的移动,并注意拐角、凹槽部位用木棒捣实,其他部位也得用木棒均匀捣实,特别要防止靠近模样部位的型砂局部松散。
④大型铸件应从砂箱某一角开始放砂,并注意适当调整固化剂的加入量,延长树脂砂的可使用时间。要边放砂边捣实,从砂箱一角逐渐沿模具其它方向连续扩展,直至放满整个砂箱。对于大空间砂箱,树脂砂可随模样形状放置一定厚度,一般控制在150~200mm (不填砂块情况下),必须保证浇口、冒口、出气孔部位的树脂砂达到工艺要求的高度,浇冒口、出气孔部位的高度可用冒口圈等达到工艺要求。

 

⑤放砂结束时,应注意尾砂不得放在浇冒口、出气孔部位,只能放在不重要的地方。
⑥由于树脂砂的流动性非常好,舂实只要求速度快,但不必过分用力。拐角、凹槽等部位必须要舂实。
⑦待砂放满后,刮平砂箱和芯盒并气针扎气孔。对于厚大件、墙板件等在盖箱上造型时必须认真扎好通气孔,并控制离模样30~50mm的距离,不能扎透。

 

3.2.5加砂块或其他填充物由于树脂砂成本较高,为进一步降低成本可用废砂块或其他填充物填实砂箱不重要的空间,但应注意如下几个问题:

①模样表面要舂实,填砂厚度超过模样100mm时,方可加砂块或其他填充物。
②无陶瓷管的直浇口附近、横浇道附近、出气孔附近、要求砂型强度高的厚壁铸件等部位不得放置砂块。
③填充砂块间不得有空隙,应捣实。填充砂块的块度不得过大或过小,应根据不同产品的大小,控制在50~200mm之间。

 

树脂砂造型对模具工艺的要求(树脂砂生产线):

与粘土砂相比,树脂砂铸件的外观质量依赖于模具的质量,因而树脂砂对模具的质量要求较高。模具工艺时使其较好的适应树脂砂造型的需要,主要在以下几个方面:
 

加工余量:硬化后的树脂砂铸型有较好的刚度和较高的尺寸精度,且不易变形,所以在选择工艺参数时,可以选取较小的机械加工余量,从而减少金属溶液的消耗和机械加工的成本,从而可以提高铸件的尺寸精度。
 

拔模斜度:树脂砂在起模时已具有一定的硬化强度,较小的退让性,较大的摩擦力,若采用敲击的方法起模,容易损坏模具,同时树脂砂的可修补性差,起模时,若受到破坏,较难修补。采用树脂砂造型时,应根据生产实际和产品结构加大模具的拔模斜度,能顺利的起模,得到质量随着市场对铸件产品外观质量要求的不断提高,树脂砂铸件在品质上的优势,必将日益受到重视,树脂砂这一铸件生产工艺,也必将得到迅速的发展和普及。 
 

模具的表面粗糙度:模具表面的粗糙度对树脂砂铸件的表面粗糙度起决定性的作用,因而尽量降低模具表面粗糙度,是获得高品质铸件的重要措施.

 

三、树脂砂铸造降本增效 最重要的三方面

 

要降低树脂砂铸造成本,可以从设备、原材料、生产工艺等几方面考虑。

 

一、选择合适的自硬树脂砂生产设备是降低树脂砂铸造成本的前提在选择树脂砂生产设备时,不但要考虑本企业的实际情况,选择适当价位的设备,更应考虑设备的运行成本,主要应考虑以下几条:

 

1、要重视除尘设备的选择在选择生产设备时,大多数企业往往比较注重混砂设备和再生设备的质量,而忽略了除尘设备的质量。其实,除尘设备的好坏,直接影响着再生砂的质量和成本,如果除尘设备的除尘效果不好,不但影响着工作环境、污染空气,更重要的是影响着再生砂的微粉含量,其直接结果是导致混砂时由于树脂加入量的增加而加大生产成本。

 

2、要考虑设备的可靠性及其维护费设备生产厂家的加工手段、装配水平及设备配置水平决定了其生产出设备的可靠性,如果设备的可靠性差,设备出现故障的概率就大,更换设备零部件的次数就增加,设备的利用率就降低了,这样,不但增加了维修工人的工作量,增大设备的维护费,而且还降低了生产效率,增加了生产成本。

 

3、要考虑设备的能源消耗在满足工艺要求的前提下,尽量减少装机容量,避免大马拉小车现象,充分利用固有资源,减少不必要的能源浪费,实现设备利用满负荷化和能源利用最大化,增加企业效益和社会效益。

 

二、制定正确合理的生产工艺是降低树脂砂铸造成本的关键生产工艺制定的合理与否,直接影响着铸件的成品率、铸件质量和铸造成本,在制定生产工艺时,主要应确定好以下几项:

 

1、确定合适的再生砂的LOI

 

LOI值即灼烧减量是衡量再生砂的脱膜率的重要指标,也是与型砂的发气量及铸件产生气孔类缺陷密切相关的指标,铸铁件一般采用呋喃树脂砂生产,实践证明LOI值控制在3%左右完全可以满足生产要求,而有的企业要求将LOI值控制在2.5%以下,要达到这一目的,就必须再增加设备、或增加砂再生次数、或多补加新砂,这无疑会增加设备投资和再生成本及原材料成本。我公司在生产过程中,逐步将LOI值控制指标由3%左右放宽到4%左右,由于工艺及管理得当,并没有因为LOI值的改变而影响铸件的质量指标。

 

2、确定合适的铸造工艺参数

 

(1)确定合适的终强度一般地,树脂砂混制好后,经过24小时左右的自行硬化,便可达到最高强度即终强度。由于各企业的生产条件和生产规模不同,造成从造型到浇注之间的时间间隔不一定超过24小时,因此终强度的确定应因企业而定。规模较小、实行几天一炉制的企业,可采用24小时终强度标准;铸型固化时间不超过的24小时的企业,以浇注前所达到的强度为终强度标准。同时,在生产中还要克服两方面的倾向:一方面为保证质量而盲目提高强度,使铸造成本提高,造成浪费;另一方面就是为保成本而压低强度,结果造成质量不稳、波动范围大,使铸件质量受原材料和操作者的影响较大。各企业应根据本身的情况确定合适的终强度,从而达到在保证铸件质量的前提下最大限度地节约树脂和固化剂,降低铸造成本。

 

(2)确定合适的砂铁比自硬树脂砂由于其强度高、固化后起模、分型面平整,因此其吃砂量比粘土砂的要小,但其砂铁比也有一定要求。如果铸造砂铁比太高,生产过程中既浪费树脂和固化剂又会产生较大的废砂块,使再生机负担加重,脱膜率降低,LOI值升高,铸件产生气孔的可能性增大;如果砂铁比太低,浇注时容易产生跑火,铸件容易产生变形。根据我们的经验,砂铁比应选择为2.2~31

 

(3)确定合适的造型工艺铸件成品率的高低,直接影响着铸造成本,合适的造型工艺不但能够保证铸件质量,更能够降低铸造成本,减少铸件废品率是降低铸造成本最明显最直接的措施之一。在确定造型工艺时,尽量制作专用砂箱、箱壁多留气孔,模型做实样、采用模板造型,浇注系统采用陶瓷管、内浇口采取多而分散,涂料涂刷均匀、不漏涂,多设出气冒口、保证型芯排气顺畅。

 

三、正确选择原材料是降低树脂砂铸造成本的基础。原材料的选择对铸造成本有较大影响,这一点已得到绝大多数同行们的认可,因为原材料的好坏,一方面影响着各种材料的加入量和消耗量,另一方面影响着铸件的质量指标。

 

1、原砂的选择

原砂分为普通砂、水洗砂、擦洗砂等几类,由于擦洗砂中含泥量已经很少,故可大大减少树脂的浪费,应优先选择,其次选水洗砂,但决不能使用未经处理的原砂。擦洗砂本身的价格不高,一般为50元/t至70元/t,但其运费较高,如我公司购买大林某砂厂的擦洗砂为65元/t,但运到公司,总费用为280元/t。选择型砂时,一要遵循就近选择的原则,这样一方面可减少昂贵的运费,另一方面可保障供应,不影响生产。二要尽量选用角形系数低的原砂。同时,由于各擦洗砂生产企业的技术水平和设备装备水平不同,其生产的擦洗砂的质量也不同,因此,如果有条件的话,在确定用砂时,应对擦洗砂生产企业进行考察,考察其技术状况、设备状况及砂源状况等,并从中发现对方的砂质量控制结果。总之,在选择原砂的过程中,最好通过试验对比的办法,参照其它方面问题,在保证生产、保证质量的前提下,使生产成本降到最低程度。

 

2、树脂的选择

 

树脂的价格较贵,一般在10000元/t左右,故其对铸造成本影响较大,同时由于生产厂家的生产设备参差不齐,生产的树脂的质量也有较大差别。如果选择了质量较差的树脂,既影响了型砂的质量,造成铸件废品增多,又增大了树脂的加入量,直接结果是使铸造成本增大,因此对原材料的选择,不能只根据生产厂家提供的技术数据确定,而应对生产厂家的生产设备、生产过程及质量控制手段有所了解,并尽量自己对树脂的各项指标进行检验或请有关的有较好信誉的检验部门进行检验,或借鉴同类使用厂家的经验,或选择信誉较好的知名大企业的产品。我公司从开始生产至今,一直使用济南圣泉集团出品的树脂,由于其树脂质量较好且性能稳定,尽管其价格比有些企业的高一些,但由于其加入量较少和生产过程稳定,其实际生产成本一样不高。

 

3、其它原材料的选择

 

其它原材料包括固化剂、涂料、粘结剂、脱模剂、封箱泥条等,这些原材料对铸件质量的影响不是主要的,但对铸造成本的影响也不容忽视,如固化剂加入量的不同,不但由于影响造型过程的生产效率而影响生产成本,而且还影响材料费用。因此,其它原材料的选择原则是既考虑其质量问题,又要考虑其与主要材料的匹配如采购、运输方便等问题。总之,只要设备选择合理、性能可靠、运行正常,原材料选择匹配、质量稳定、供应及时,生产工艺参数制定合理、工装器具保证,自硬树脂砂铸造就能够控制并降低铸造成本,给企业带来发展和效益。

 

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