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  • 铸件篇-覆膜砂工艺
  • 本站编辑:浙江省机电设计研究院有限公司发布日期:2020-05-09 13:42 浏览次数:

覆膜砂铸造在铸造领域已有相当长的历史,铸件的产量相当大;

 

今天咱们就来了解一下覆膜砂工艺

 

一、对覆膜砂的认识与了解(覆膜砂属于有机粘结剂型、芯砂)

 

(1)覆膜砂的特点:具有适宜的强度性能;流动性好,制出的砂型、砂芯轮廓清晰,组织致密,能够制造出复杂的砂芯;砂型(芯)表面质量好,表面粗糙度可达Ra=6.3~12.5μm,尺寸精度可达CT7~CT9级;溃散性好,铸件容易清理。

(2)适用范围:覆膜砂既可制作铸型又可制作砂芯,覆膜砂的型或芯既可互相配合使用又可与其它砂型(芯)配合使用;不仅可以用于金属型重力铸造或低压铸造,也可以用于铁型覆砂铸造,还可以用于热法离心铸造;不仅可以用于铸铁、非铁合金铸件的生产,还可以用于铸钢件的生产。

 

二、覆膜砂的制备

 

1.覆膜砂组成

一般由耐火材料、粘结剂、固化剂、润滑剂及特殊添加剂组成。

(1)耐火材料是构成覆膜砂的主体。对耐火材料的要求是:耐火度高、挥发物少、颗粒较圆整、坚实等。一般选用天然擦洗硅砂。对硅砂的要求是:SiO2含量高(铸铁及非铁合金铸件要求大于90%,铸钢件要求大于97%);含泥量不大于0.3%(为擦洗砂)--[水洗砂含泥量规定小于;粒度①分布在相邻3~5个筛号上;粒形圆整,角形因素应不大于1.3;酸耗值不小于5ml。

(2)粘结剂普遍采用酚醛树脂。

(3)固化剂通常采用乌洛托品;润滑剂一般采用硬脂酸钙,其作用是防止覆膜砂结块,增加流动性。添加剂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(质量分数,%) 说明: 原砂 100 擦洗砂, 酚醛树脂 1.0~3.0 占原砂重 ,乌洛托品(水溶液2) 10~15 占树脂重,硬脂酸钙 5~7 占树脂重,添加剂 0.1~0.5 占原砂重 。1:2) 10~15 占树脂重,硬脂酸钙 5~7 占树脂重,添加剂 0.1~0.5 占原砂重 。

2.覆膜砂的生产工艺

覆膜砂的制备工艺主要有冷法覆膜、温法覆膜、热法覆膜三种,目前覆膜砂的生产几乎都是采用热覆膜法。热法覆膜工艺是先将原砂加热到一定温度,然后分别与树脂、乌洛托品水溶液和硬脂酸钙混合搅拌,经冷却破碎和筛分而成。由于配方的差异,混制工艺有所不同。

 

三、覆膜砂制芯主要工艺过程

 

1、铸型(模具)温度

铸型温度是影响壳层厚度及强度的主要因素之一,一般控制在220~260℃,并根据下列原则选定:

(1)保证覆膜砂上的树脂软化及固化所需的足够热量;

(2)保证形成需要的壳厚且壳型(芯)表面不焦化;

(3)尽量缩短结壳及硬化时间,以提高生产率。

 

2、射砂压力及时间

射砂时间一般控制在3~10s,时间过短则砂型(芯)不能成型。射砂压力一般为0.6MPa左右;压力过低时,易造成射不足或疏松现象。3、硬化时间:硬化时间的长短主要取决于砂型(芯)的厚度与铸型的温度,一般在60~120s左右。时间过短,壳层未完全固化则强度低;时间过长,砂型(芯)表面层易烧焦影响铸件质量。覆膜砂造型(芯)工艺参数实例:序号 图号 壳厚(㎜) 重量(㎏) 铸型温度(℃) 射砂时间(s) 硬化时间(s) 1 (导向套)DN80-05 8~10 2.5~2.6 220~240 2~3 60~80 2 (阀体)DN05-01 10~12 3.75~3.8 240~260 3~5 80~100

 

四、覆膜砂应用中存在的问题及解决对策

 

制芯的方法种类很多,总的可以划分为热固性方法和冷固性方法两大类,覆膜砂制芯属于热固性方法类。任何一种制芯方法都有其自身的优点和缺点,这主要取决于产品的质量要求、复杂程度、生产批量、生产成本、产品价格等综合因素来决定采用何种制芯方法。对铸件内腔表面质量要求高,尺寸精度要求高、形状复杂的砂芯采用覆膜砂制芯是非常有效的。例如:轿车发动机气缸盖的进排气道砂芯、水道砂芯、油道砂芯,气缸体的水道砂芯、油道砂芯,进气岐管、排气岐管的壳芯砂芯,液压阀的流道砂芯,汽车涡轮增压器气道砂芯等等。

 

1、覆膜砂的强度和发气量的确定方法

在原砂质量和树脂质量一定的前提下,影响覆膜砂强度的关键因素主要取于酚醛树脂的加入量。酚醛树脂加入量多,则强度就提高,但发气量也增加,溃散性就降低。因此在生产应用中一定要控制覆膜砂的强度来减少发气量,提高溃散性,在强度标准的制订时定要找到一个平衡点。这个平衡点就是保证砂芯的表面质量及在浇注时不产生变形、不产生断芯前提下的强度。这样才能保证铸件的表面质量和尺寸精度,又可以减少发气量,减少铸造件气孔缺陷,提高砂芯的出砂性能。对砂芯存放,搬运过程中可以采用工位器具、砂芯小车,并在其上面铺有10mm~15mm厚的海绵,这样可以减少砂芯的损耗率。

 

2、覆膜砂砂芯的存放期

任何砂芯都会吸湿,特别是南方地区空气相对湿度大,必须对砂芯存放期在工艺文件上加以规定,利用精益生产先进先出的生产方式减少砂芯的存放量和存放周期。各企业应结合自己的厂房条件和当地的气候条件来确定砂芯的存放周期。

 

3、控制好覆膜砂的供货质量

覆膜砂进厂时必须附有供应商的质量保证资料,并且企业根据抽样标准进行检查,检查合格后方可入库。企业取样检测不合格时由质保和技术部门做出处理结果,是让步接受或向供应商退货。

 

4、合格的覆膜砂在制芯时发现砂芯断裂变形

制芯时砂芯的断裂变形通常会认为覆膜砂强度低造成的。实际上砂芯断裂和变形会涉及到许多生产过程。出现不正常情况,必须要查到真正的原因才能彻底解决。具体原因如下:

(1)制芯时模具的温度和留模时间,关系到砂芯结壳硬化厚度是否满足工艺要求。工艺上所规定的工艺参数都需要有一个范围,这个范围需靠操作人员的技能来进行调整。在模具温度上限时留模时间可以取下限,模具温度在下限时留模时间取上限。对操作人员需要不断地培训提高操作技能。

(2)制芯时在模具上会粘有酚醛树脂和砂粒,必须进行及时清理并喷上脱模剂,否则会越积越多开模时会把砂芯拉断或变形。

(3)热芯盒模具静模上的弹簧顶杆,由于长期在高温状态下工作会产生弹性失效而造成砂芯断裂或变形。必须及时更换弹簧。

(4)动模和静模不平行或不在同一中心线上,合模时在油缸或气缸的压力作用下,定位销前端有一段斜度,模具还是会合紧,但在开模时动模和静模仍会恢复到原始状态使砂芯断裂或变形。在这种情况下射砂时会跑砂,砂芯的尺寸会变大。解决对策是及时调整模具的平行度和同轴度。

(5)在壳芯机上生产空心砂芯时,从砂芯中倒出尚未硬化的覆膜砂需要重新使用时,必须进行过筛并未用过的覆膜砂按3:7比例混合后使用,这样才能保证壳芯砂芯的表面质量和砂芯强度。