覆膜砂工藝設(shè)計流程

1、-覆膜砂生產(chǎn)工藝流程及應(yīng)用覆膜砂鑄造在造型、制芯時大多數(shù)鑄件都是用濕型和干型鑄造的，90以上的砂芯用烘干爐枯燥的砂芯油作粘結(jié)劑，是由德國人J.Croning開發(fā)了以酚醛樹脂作粘結(jié)劑的殼型造型，使合成樹脂粘結(jié)劑及合成樹脂砂進(jìn)入鑄造工業(yè)。以合成樹脂作粘結(jié)劑的制型芯的方法主要有：1、熱法：砂型芯的成型和硬化直接在模板上或芯盒靠已加熱的模板芯盒或通熱熱氣流完成。主要有殼法殼型、殼芯的制造法、熱芯盒法、溫芯盒法。2、冷法：砂型芯的成型、硬化在室溫下完成。主要有自硬法、氣硬冷芯盒法三乙胺法、SO2法、無毒、低毒氣體促硬法。上述新型制芯、造型技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，給鑄造生產(chǎn)工藝帶來了一場重大變革，其提高了砂型(

2、芯)的尺寸精度，簡化了制芯工藝，減少了能耗，降低了對熟練工人的需求，提高了生產(chǎn)效率，同時提高了鑄件質(zhì)量鑄件尺寸、外表粗糙度，使砂型鑄造朝著近無余量鑄件的鑄造工藝邁出了一大步。但應(yīng)當(dāng)指出，上述的制芯、制型法目前均在一定的圍適用。生產(chǎn)實際應(yīng)用上具體選用哪一種工藝往往受多種因素的影響，除了考慮生產(chǎn)綱領(lǐng)、材質(zhì)、尺寸的大小以及質(zhì)量要求外，還需考慮投資大小、能源供應(yīng)、人員素質(zhì)、管理水平、以及公害、污染等因素。我國在50年代末就開展了這方面的試驗研究工作。由于當(dāng)時我國殼型用酚醛樹脂的性能不過關(guān)和供應(yīng)難以保證，價格也較高，而且當(dāng)時我國還沒有專用的覆膜砂生產(chǎn)設(shè)備，特別是汽車工業(yè)十分落后，對鑄件也沒有很高的質(zhì)量要

3、求等多方面的原因，殼型工藝在我國沒有得到推廣和應(yīng)用。80年代以后，隨著我國汽車工業(yè)的迅速開展，對鑄件的質(zhì)量也提出了很高的要求，于是一汽從英國引進(jìn)了一套熱法樹脂覆膜砂設(shè)備，并通過技術(shù)消化開發(fā)出了國產(chǎn)SZ7215型熱法覆膜砂混砂裝置。隨后鑄鍛機(jī)械研究所等一些科研單位和院校一方面改進(jìn)覆膜砂混砂設(shè)備，提高它的牽引動力和攪拌速度，從而改善了酚醛樹脂在硅砂外表的覆膜效果，另一方面，在方面過程中添加各種附加物，以提高覆膜砂的強(qiáng)度、耐熱性和潰散性，于是樹脂覆膜砂在我國的汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)工廠中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，我國的樹脂覆膜砂專業(yè)生產(chǎn)廠家已達(dá)200300家，覆膜砂年產(chǎn)量超過50萬噸，覆膜砂的品種也從單

4、一的普通型覆膜砂，開展到了目前的高強(qiáng)度、低發(fā)氣、耐高溫、速固化、低膨脹和易潰散等多種性能的覆膜砂，以及離心鑄造用、激冷型和濕態(tài)造型用等專用覆膜砂。二、殼型造型1、 殼型造型：殼型造型是指將樹脂砂與預(yù)熱到150350的金屬接觸，從而形成與金屬模外形輪廓一致的型腔，厚度612.5mm的堅硬薄殼的造型方法。2、 優(yōu)缺點：殼型造型與傳統(tǒng)用桐油、合脂、水玻璃、粘土作粘結(jié)劑的鑄造方法相比具有以下優(yōu)缺點：1優(yōu)點：1、鑄件尺寸精度高、加工余量小2、鑄件外表光潔、粗糙度可達(dá)12.56.3m3、可澆注薄壁鑄件4、鑄件廢品率低5、提高了生產(chǎn)率2、缺點：1、用金屬模、耗能較多、樹脂參加量多、本錢較高2、混砂工藝較復(fù)雜

5、3難以鑄造大件4工作條件差。在造型及澆注時有甲醛、苯酚、氨等氣體產(chǎn)生。3、 殼型的制造方法殼型芯的制造方法通常有兩種：1） 、翻斗法常用于制作殼型2） 、吹砂法常用于制作殼芯其根本原理是把金屬模板或芯盒加熱到一定的溫度，使覆膜砂中的樹脂受熱軟化、熔融、硬化，其工藝流程如下：清理模板芯盒模板芯盒加熱噴涂分型劑制殼包括烘烤，此時覆膜砂已混制頂殼合型準(zhǔn)備澆注。三、熱殼法覆膜砂用原材料殼型砂的原材料主要由人造樹脂粘結(jié)劑、原砂、烏洛脫品硬化劑、硬脂酸鈣潤滑劑以及其它附加物石英粉、水、煤油等組成。一、樹脂粘結(jié)劑1、樹脂粘結(jié)劑的分類酚醛樹脂PF是由酚類和醛類縮合而成的一類樹脂的總稱。其中性能最好、應(yīng)用較廣的

6、是甲醛縮合而成的高聚物。在聚縮反響中，由于原材料配比和介質(zhì)的酸堿性不同，可以得到熱塑性線型樹脂，也可以得到熱固性體型樹脂。1、熱塑性線型樹脂在苯酚過剩和用酸性催化劑如Hcl的條件下進(jìn)展縮合反響得到熱塑性線型樹脂。這種樹脂由于苯酚過剩，便于長期存放。特點：淡黃色固體，加熱時熔化，有可塑性，能溶于酒精等溶液。殼型樹脂砂用的粘結(jié)劑就是這種熱塑性線型酚醛樹脂。2、熱固性體型樹脂在甲醛過剩和用堿性催化劑如Ba(OH)的條件下進(jìn)展縮合反響而值得熱固性體型酚醛樹脂。其有甲、乙、丙三階段產(chǎn)物。作為粘結(jié)劑使用的酚醛樹脂系分子量在7001000左右的甲階酚醛樹脂。熱芯盒法用的2124液態(tài)酚醛樹脂就是熱固性樹脂的乙

7、階段產(chǎn)物。2、鑄造用殼型芯酚醛樹脂分級與牌號1） 按軟化點分級分級代號758595105溫度圍70808090901001001102、按常溫抗彎強(qiáng)度分級分級代號876強(qiáng)度圍8.07.06.03、按聚合速度分級分級代號ABCD聚合速度s20303040405050604、牌號鑄造用殼型芯酚醛樹脂的牌號表示如下：ZKF 強(qiáng)度分級代號 軟化點分級代號 鑄造用殼型芯酚醛樹脂鑄、殼、酚漢語拼音第一個字母例：ZKF957二、原砂覆膜砂殼型對原砂要求較高，一般選用天然硅砂，也可用鋯砂、鉻鐵礦砂、或其他類似的耐火材料及混合砂等。1、 粒度：主要取決于產(chǎn)品的使用要求，一般可選用140/70、70/140、10

8、0/200目的細(xì)砂。從減少樹脂的參加量角度看，原砂粒度宜相對集中，但過于集中會加劇硅砂高溫狀態(tài)下的膨脹量，造成脈紋缺陷，故一般選擇分布在相鄰45個篩上四篩砂為宜，在不影響鑄件外表粗糙度的前提下盡可能選用粗的砂子，這有利于減少樹脂參加量和覆膜砂的發(fā)氣量，并減少其脫殼傾向，且可以保證殼型砂具有較高的強(qiáng)度，適當(dāng)?shù)耐笟庑院土鲃有浴?、 粒形：所用原砂粒形因為圓形,即角形系數(shù)小于1.3。圓形砂在獲得同樣強(qiáng)度時，樹脂的參加量少，發(fā)氣量低，流動性好。3、 SiO2含量：從提高鑄件腔質(zhì)量、減少粘砂角度看，SiO2含量宜高。一般應(yīng)大于90。4、 含泥量、微粉含量、含水量要低。砂中的泥分、微粉200目以下含量高，

9、將大大吸附樹脂，增加樹脂的消耗量，降低型、芯強(qiáng)度。一般原砂應(yīng)經(jīng)過水洗、擦洗、及枯燥。5、 堿性氧化物少：原砂中的堿性氧化物會增加殼型砂的堿性，降低砂的熔點，且使殼型砂在存放過程中結(jié)塊，使流動性變差，影響制殼芯時的吹砂性能。三硬化劑：1、 常用的硬化劑是六亞甲基四胺烏洛脫品，其分子式為CH6N4。硬化作用是由于它受熱后和混合料中的水份作用，生成甲醛并放出氨氣。反響式：CH26N46H2O6HCHO4NH3生成的甲醛與熱熱塑性線型酚醛樹脂進(jìn)一步反響，從而使樹脂由線型構(gòu)造轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型構(gòu)造，把砂粒粘結(jié)成穩(wěn)固的型殼。參加量一般占樹脂參加量的1015，并以1：1重量比或1：1.5配成水溶液參加。2、 技術(shù)要

10、求：純度：99%水份：0.5灰份：0.03%四、其它附加物為改善覆膜砂的性能，有時還參加一些附加物，主要用：1、 硬脂酸鈣：參加硬脂酸鈣可以增加覆膜砂的流動性和強(qiáng)度，使型芯外表致密、光潔，制殼時易于脫模。此外，它還能使殼型砂儲存時不結(jié)塊。其參加量一般為占砂重的0.250.5。(國家標(biāo)準(zhǔn)/T88342001)為：硬脂酸鈣為樹脂量的6。2、 石英粉：參加石英粉可以改善鑄件外表光潔度，但200目以下的石英粉宜少加，否則影響強(qiáng)度。一般參加量占砂重2左右。3、 水： 水作為烏洛脫品的溶劑，使它能均勻分布，并起控制混砂過程化學(xué)反響速度及降溫作用。四、覆膜砂的性能：一、強(qiáng)度：1、熱強(qiáng)度脫模、起芯時要求的強(qiáng)度

11、。主要與覆膜工藝有關(guān)。2、常溫強(qiáng)度在各工序之間的搬運(yùn)及下芯時所需的抵抗外力破壞的強(qiáng)度。從生產(chǎn)角度看，應(yīng)根據(jù)覆膜砂其它指標(biāo)來綜合制訂，不必追求太高的常溫強(qiáng)度。(3)、常溫抗彎強(qiáng)度足夠的抗彎強(qiáng)度是為了保證型芯在澆注到鑄件凝固過程中不發(fā)生破裂和變形。 一般情況下，根據(jù)原砂堆積密度和粒度分散度，保證覆膜砂的抗拉強(qiáng)度在一定要求圍而確定樹脂參加量，常溫抗彎強(qiáng)度變化圍較小，因此抗彎強(qiáng)度測定是在保證順利制出完好型芯的前提下測定控制。二、熔點：指制殼時覆膜砂被加熱，包覆在覆膜砂外表的熱塑性酚醛樹脂開場熔融，將砂粒粘結(jié)在一起的溫度。一般為98110。適宜的覆膜砂熔點使覆膜砂具有良好的吹制工藝性如流動性、充填性、抗

12、沖刷性及抗脫殼性等，以保證獲得壁厚均勻的殼型、芯。三、發(fā)氣量：發(fā)氣量是型芯砂常規(guī)性能控制的一個重要指標(biāo)，它反映了型芯砂中有機(jī)物含量的上下及有機(jī)物的性質(zhì)。一般通過發(fā)氣性曲線來描述，可直觀地反映出覆膜砂的發(fā)氣量及發(fā)氣速度。從生產(chǎn)角度講，在滿足其它性能的根底上，發(fā)氣量越低越好。四、必測的性能指標(biāo)：常溫抗彎強(qiáng)度、熱態(tài)抗彎強(qiáng)度、灼燒減量、粒度和熔點。選測的性能有：常溫抗拉強(qiáng)度、熱態(tài)抗拉強(qiáng)度、發(fā)氣量和流動性。五、鑄造用覆膜砂的牌號表示如下：FMS Q或H覆膜砂的粒度分組代號 灼燒減量的分級代號 常溫抗彎強(qiáng)度分級代號 鑄造用覆膜砂漢語拼音第一字母例：FMS 6-35-21H五、覆膜砂的混制工藝：殼型砂的混制

13、方法可分為干混粉狀砂和覆膜砂兩類。在殼型法開展初期采用普通輾輪式混砂機(jī)混成粉狀砂，隨后開發(fā)了覆膜砂。覆膜砂是使樹脂以薄膜形式包覆在砂粒外表，先后創(chuàng)立了冷法、溫法及熱法覆膜三種混制工藝。我廠應(yīng)用的是熱法覆膜工藝。熱法覆膜是一種適宜于大批量制備覆膜砂的方法，需要專門設(shè)備?；熘茣r一般先將砂加熱到140160，參加樹脂與熱砂混均勻，樹脂被加熱熔化，包在砂粒外表。當(dāng)砂溫降到105110時，參加烏洛脫品水溶液，然后鼓風(fēng)冷卻，再參加硬脂酸鈣混勻。經(jīng)冷卻、破碎、篩分備用。熱法覆膜的砂溫不宜低于130，亦即砂溫應(yīng)高于樹脂軟化點5060，否則大顆粒樹脂不能完全熔化，將導(dǎo)致樹脂分布不均，影響樹脂的粘結(jié)效果。加烏洛脫

14、品時，砂溫以105110為宜。因為烏洛脫品在117以上分解，而作為烏洛脫品溶液的水在100以上有利于揮發(fā)氣化。六、混砂設(shè)備在制備熱覆膜砂殼型砂時沒有通用方法可以保證得到所需的性能。對性能影響最大的是樹脂的品種和所用的設(shè)備?，F(xiàn)有的混砂設(shè)備有半連續(xù)復(fù)合式熱法覆膜砂混砂機(jī)、葉片式混砂機(jī)及一般輾輪式混砂機(jī)三種。如英國FORDATH公司2000型和鑄造機(jī)械廠生產(chǎn)的SZ7215型，每次100公斤，用丙烷加熱，也可用煤氣噴吹代替。德國WEBAC30HP高速擺輪式混砂機(jī)是全套覆膜砂生產(chǎn)設(shè)備的重要組成局部。它的特點是：混砂速度快、覆膜均勻、操作方便、平安。該機(jī)采用快速雙擺輪構(gòu)造、底部中央有強(qiáng)力鼓風(fēng)冷卻系統(tǒng)。該機(jī)

15、在覆膜過程中，通過一對主刮板、一對底刮板和雙擺輪的高速旋轉(zhuǎn)，使集聚在桶壁附近的砂粒和樹脂產(chǎn)生一種向上的懸浮狀態(tài)，懸浮砂團(tuán)高度超過規(guī)定時，由桶壁上的壓板壓下?lián)Q向，同時由擺輪碾向桶壁，經(jīng)側(cè)刮板刮下，再經(jīng)底板向上拋起。不斷重復(fù)這一過程，實現(xiàn)樹脂混合物對砂粒的均勻覆膜，同時不會粘結(jié)成緊實的砂團(tuán)。在混砂過程中，通過高壓風(fēng)冷卻，使覆膜砂很快降溫。另有：1、 電加熱器：原砂加熱后，利用滾筒裝置攪拌混合砂粒，使砂粒循環(huán)加熱。2、 計量系統(tǒng)：原砂采用電子秤計量，由計算機(jī)控制氣動碟閥的開關(guān)來控制進(jìn)料量。3、 控制系統(tǒng)：過程控制由計算機(jī)自動控制。4、 冷卻系統(tǒng)：由混砂機(jī)排出的覆膜砂，通過篩網(wǎng)篩分，排到流態(tài)沸騰冷卻床

16、，采用高壓風(fēng)冷，使熱砂在冷卻床移動過程中強(qiáng)制、快速降溫到出砂口時已到達(dá)便于儲存或包裝的溫度。七、殼型、芯制造和使用中存在的問題及原因分析：殼型、芯生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的問題主要有：脫殼、殼型芯外表疏松、澆注時殼型、芯破裂、殼型、芯的變形、脈狀裂紋、粘模等。1、脫殼：在用覆膜砂制造殼型、芯過程中，結(jié)殼后翻轉(zhuǎn)，未熔化的松散的覆膜砂被倒出，而結(jié)殼的殼型、芯的已熔化但尚未固化的區(qū)域發(fā)生殼層脫落現(xiàn)象，從而使脫落處的殼型、芯過薄，澆注時，金屬液可能在此強(qiáng)度缺乏處沖出，導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生缺陷。 脫殼一般發(fā)生在自由懸掛的殼型、芯局部及殼層完全受重力作用的部位。大都是結(jié)殼以后，其里層呈塑性狀態(tài)，而強(qiáng)度承受不了砂塊的自身重力

17、而脫落。脫殼產(chǎn)生的原因：1、樹脂軟化點太低聚合速度慢、熔化溫度過寬2、六亞甲基四胺參加量高，增加了脫殼量3、樹脂參加量高 ，使覆膜砂砂粒外表的樹脂膜過厚4、模板、芯盒溫度太低或加熱不均勻5、型、芯不致密，導(dǎo)熱性差6、吹砂壓力太高，時間太長，使芯盒外表激冷7、吹砂壓力太低，時間太短8、使用的覆膜砂溫度太低，導(dǎo)致模板或芯盒激冷1632為宜9、結(jié)殼時間太長，結(jié)殼太厚10、硬脂酸鈣參加量太高2、殼型、芯外表疏松 殼型、芯外表疏松是指殼型、芯外表局部密實度差。其形成原因主要有：1、覆膜砂的熔點太低2、覆膜砂流動性差3、排氣不當(dāng)，造成在深凹處疏松和缺肉4、翻斗時砂斗砂量太少或砂斗高度不夠5、吹砂空氣量缺乏

18、6、吹砂壓力太低，時間太短7、芯盒溫度不均勻，局部溫度過高或過低8、使用的原砂太粗3、殼型芯澆注時破裂指澆注時型、芯破裂，造成鐵水進(jìn)入殼芯，或殼型跑火而使鑄件報廢。其原因有：樹脂強(qiáng)度完全喪失，造成崩潰，或熱應(yīng)力過大、脆性過大造成破裂。具體有：1、型芯熱強(qiáng)度低2、結(jié)殼太薄3、嚴(yán)重脫殼，局部地方太薄4、原砂石英純度高，粒度集中，熱膨脹大5、殼型、芯硬度缺乏或過燒6、殼型、芯局部產(chǎn)生裂紋為防止殼型、芯開裂，除針對上述原因加以改進(jìn)外，還可以在覆膜砂中參加能提高熱塑性、減輕開裂傾向的附加物。例如，水酸、甲酚樹脂、松香皂熱塑性樹脂、水玻璃等均有效果。4、殼型、芯變形產(chǎn)生原因：(1)、殼型、芯未硬化狀態(tài)下脫?？刹捎?/p>