呋喃樹(shù)脂砂質(zhì)量控制要素

2018-11-01  來(lái)自: 青州恒威材料科技有限公司 瀏覽次數:592

  據統計,關(guān)于樹(shù)脂砂缺陷導致的鑄鐵件廢品占整個(gè)廢品的30%~50%??梢哉f(shuō),樹(shù)脂砂性能的優(yōu)劣對鑄鐵件質(zhì)量有著(zhù)直接的影響。樹(shù)脂砂控制技術(shù)對鑄鐵件生產(chǎn)至關(guān)重要。為此,本文將從以下關(guān)鍵控制要素來(lái)探究其對樹(shù)脂砂性能的影響,以期對提高鑄鐵件質(zhì)量有所幫助。

1. 樹(shù)脂砂強度

 ?。?)樹(shù)脂加入量  強度是樹(shù)脂砂的核心指標之一。金屬液進(jìn)入鑄型時(shí),鑄型強度過(guò)低,內澆口附近樹(shù)脂砂易潰散,有形成沖砂、夾砂等缺陷的傾向。樹(shù)脂砂強度過(guò)高,打箱時(shí)靠近砂箱的樹(shù)脂砂不易潰散,又會(huì )對落砂造成困難。而且,強度越高發(fā)氣量越大,若鑄型排氣能力不足,鑄件則易產(chǎn)生氣眼、氣孔等缺陷。

  樹(shù)脂加入量是影響樹(shù)脂砂強度的直接因素。研究呋喃樹(shù)脂加入量對樹(shù)脂砂強度的影響的規律,對控制樹(shù)脂砂強度有著(zhù)重要意義。以40/70目硅砂為例,在試驗室條件下,樹(shù)脂加入量從0.7%到1.8%(占砂用量),GH06固化劑40%(占樹(shù)脂)的液料加入量進(jìn)行試驗,按標準制成ф40mm×40mm的圓柱試樣,對其進(jìn)行抗壓強度檢測。試驗結果如圖1所示。 

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圖1 樹(shù)脂加入量對樹(shù)脂砂強度的影響

  隨著(zhù)樹(shù)脂加入量的增大,樹(shù)脂砂強度逐步增大。加入量增大到1.5%后,再繼續增加樹(shù)脂,強度增加不明顯。主要原因是樹(shù)脂加入量過(guò)多會(huì )增加砂粒表面粘結劑膜的厚度,降低粘結橋對砂粒的附著(zhù)強度,導致粘結效率下降。樹(shù)脂加入量低于0.8%后,強度低于3MPa。強度較低,易出現沖砂等缺陷,綜合鑄造成本控制,以及防止沖砂缺陷的發(fā)生,建議樹(shù)脂加入量在0.8%~1.6%為宜。

 ?。?) 硅砂粒度  除了樹(shù)脂加入量,硅砂的粒度也是影響樹(shù)脂砂強度的一個(gè)主要因素。硅砂的粒度反映了硅砂的顆粒大小和分布狀態(tài)。為了驗證硅砂粒度對樹(shù)脂砂強度的影響,選用40/70目、50/100目、70/140目硅砂,以樹(shù)脂加入量1.0%,GH06固化劑30%的液料加入量,按標準制成ф40mm×40mm的抗壓試樣,對其進(jìn)行了抗壓強度檢測,結果如圖2所示。


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 圖2 不同粒度硅砂對樹(shù)脂砂強度的影響

  從圖2可以看出,40/70目硅砂強度整體要高于50/100目、70/140目硅砂。其次三篩的40/70目與50/100目硅砂的強度高于其他篩號。此外,因為40/70目硅砂的透氣性?xún)?yōu)于50/100目、70/140目硅砂(后面敘述),所以我們建議優(yōu)先選用3篩的40/70目硅砂進(jìn)行鑄鐵件生產(chǎn)。

 ?。?)緊實(shí)度  由于樹(shù)脂砂流動(dòng)性好,在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)須通過(guò)緊實(shí)就可獲得所需要的抗拉強度,因此很多鑄造廠(chǎng)對樹(shù)脂砂的緊實(shí)操作未給予足夠的重視。以40/70目硅砂為例,樹(shù)脂加入量為1.0%,GH06固化劑30%的液料加入量,通過(guò)不同緊實(shí)次數,試驗緊實(shí)度對樹(shù)脂砂強度的影響,結果如圖3所示。。

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圖3  緊實(shí)度對樹(shù)脂砂強度的影響

  圖3中,隨著(zhù)緊實(shí)次數的增加,樹(shù)脂砂強度上升迅速。相比于未緊實(shí)操作時(shí)的2.05MPa的抗壓強度,用Saz樹(shù)脂砂制樣機緊實(shí)3次的樹(shù)脂砂抗壓強度上升到3.62MPa。由此看出,通過(guò)提高樹(shù)脂砂緊實(shí)度可以明顯提高樹(shù)脂砂強度。建議造型、制芯時(shí),對樹(shù)脂砂進(jìn)行適當的緊實(shí)操作,這樣既可以提升樹(shù)脂砂強度,又節約了樹(shù)脂,降低了鑄造成本。 

2.樹(shù)脂砂透氣性

  透氣性是反映樹(shù)脂砂性能的一項重要指標。在金屬液澆入砂型時(shí), 會(huì )產(chǎn)生大量氣體。若樹(shù)脂砂透氣性低, 鑄型排氣能力差, 則容易發(fā)生嗆火, 或形成氣孔、 澆不足等缺陷。鑄型透氣性過(guò)高, 又可能造成鑄件表面粗糙和發(fā)生粘砂陷。因此, 了解樹(shù)脂砂透氣性的影響因素, 有效控制樹(shù)脂砂透氣性, 對于減少鑄件缺陷有重要的意義。

 ?。?)硅砂粒度  為了檢驗硅砂粒度對型砂透氣性的影響,我們選用微粒含量均為50%的30/50目、40/70目、50/100目硅砂,以樹(shù)脂加入量為1.0%,GH05固化劑30%的液料加入量,按標準制成ф50mm×50mm的圓柱試樣,對其進(jìn)行了透氣性的測量。結果見(jiàn)表1。

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  從表1可以看出,硅砂粒度越大,砂粒間的間隙越大,砂型的透氣性明顯較好;硅砂粒度越小,砂粒間堆積緊密,間隙較小,透氣性較差。

 ?。?)緊實(shí)度  試驗中,我們發(fā)現緊實(shí)度對樹(shù)脂砂的透氣性也會(huì )產(chǎn)生影響。通過(guò)用智能透氣性測定儀對40/70硅砂,樹(shù)脂加入量為1.0%, GH05固化劑30%的液料加入量的標準試塊進(jìn)行透氣性測性,結果見(jiàn)表2。

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  從表2可以看出,隨著(zhù)緊實(shí)度增高,透氣性逐漸減弱,經(jīng)分析主要原因是樹(shù)脂砂顆粒的排列隨著(zhù)緊實(shí)度的增加,砂粒間空隙減小導致。

3.可操作性

  樹(shù)脂砂的可操作性主要有可使用時(shí)間和起模時(shí)間兩部分。

 ?。?)可使用時(shí)間  樹(shù)脂砂可使用時(shí)間,是指從流砂操作開(kāi)始到樹(shù)脂砂抗壓強度增長(cháng)到0.07MPa時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。對于較大的芯盒,通常希望可使用時(shí)間長(cháng)一些,以便在達到可使用時(shí)間之前完成流砂操作。否則樹(shù)脂砂易分層,影響終強度。

  影響樹(shù)脂砂可使用時(shí)間的因素包括固化劑加入量,砂溫,環(huán)境溫度等。為了探究其對樹(shù)脂砂可使用時(shí)間的影響,我們在試驗室進(jìn)行了以下試驗:

  1)在砂溫和環(huán)境溫度為20℃以及樹(shù)脂加入量為1.0%的情況下,試驗GH06固化劑加入量從30%增加到60%時(shí),可使用時(shí)間的變化情況,結果如圖4所示。

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  圖4 固化劑加入量對可使用時(shí)間的影響

  由圖4中可以看出,在其他條件不變的情況下,可使用時(shí)間和固化劑加入量基本成反比;隨著(zhù)固化劑加入量的增大,可使用時(shí)間逐漸變短。                                                                               2)以40/70目硅砂為例,樹(shù)脂加入量為1.0%,GH06固化劑30%的液料加入量,試驗不同砂溫和環(huán)境溫度對樹(shù)脂砂可使用時(shí)間的影響,結果如圖5所示。 

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圖5  砂溫、環(huán)境溫度對樹(shù)脂砂可使用時(shí)間的影響

  從圖5可以看出,隨著(zhù)砂溫、環(huán)境溫度的升高,可使用時(shí)間迅速下降。

  從以上試驗得出,固化劑、砂溫和環(huán)境溫度是影響樹(shù)脂砂可使用時(shí)間的關(guān)鍵因素。通常填砂操作的時(shí)間與芯盒大小以及復雜程度有關(guān)系,芯盒越大越復雜,花費的填砂時(shí)間也越長(cháng);應該根據填砂時(shí)間的長(cháng)短靈活調整砂溫以及固化劑加入量,以保證充足的可使用時(shí)間。

 ?。?)樹(shù)脂砂起模時(shí)間  樹(shù)脂砂起模時(shí)間是指自混砂結束至砂型(芯)起模時(shí),不發(fā)生變形或損壞所需要的時(shí)間間隔,其對于生產(chǎn)也是一個(gè)重要的控制指標。從利于生產(chǎn)操作的角度出發(fā),總是希望可使用時(shí)間長(cháng)一些,起模時(shí)間短一些,即起模時(shí)間比可使用時(shí)間的比值越小越好,這樣既能有充足時(shí)間完成流砂操作,又能提高生產(chǎn)效率。但是冬季車(chē)間環(huán)境溫度較低,常常會(huì )出現起模時(shí)間過(guò)長(cháng)的現象,嚴重影響生產(chǎn)效率。

  以40/70目硅砂為例,樹(shù)脂加入量為1.0%,GH06固化劑30%的液料加入量進(jìn)行試驗。探究環(huán)境溫度對樹(shù)脂砂硬化速率的影響,結果如圖6所示。

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圖6  環(huán)境溫度對硬化時(shí)間的影響

  從圖6可以看出,在其他條件因素不變的情況下,環(huán)境溫度越低,樹(shù)脂砂硬化越慢。對于冬季車(chē)間環(huán)境溫度較低,出現脫模時(shí)間過(guò)長(cháng)的情況。建議通過(guò)提高作業(yè)區域局部環(huán)境溫度,來(lái)提升樹(shù)脂砂硬化速率,縮短起模時(shí)間。

4.試驗結論

 ?。?)樹(shù)脂砂強度  綜合鑄造成本控制,以及防止沖砂缺陷的發(fā)生,實(shí)際生產(chǎn)中建議將常溫抗壓強度控制在3~6MPa,對應KF-3G樹(shù)脂加入量為0.8%~1.6%。

 ?。?)樹(shù)脂砂透氣性  硅砂粒度越大,砂型的透氣性越好;硅砂粒度越小,透氣性較差。

 ?。?)可使用時(shí)間  芯盒大小及復雜程度不同,所用的填砂時(shí)間也不同,因此應根據填砂時(shí)間的長(cháng)短靈活調整砂溫以及固化劑加入量,以保證充足的可使用時(shí)間。

 ?。?)起模時(shí)間

  樹(shù)脂砂起模時(shí)間應與生產(chǎn)秩序相匹配,在此前提下,起模時(shí)間要盡量短,從而提高生產(chǎn)效率。


結語(yǔ)

  樹(shù)脂砂性能是影響鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵因素。樹(shù)脂砂某一項性能不合格就可能導致鑄件缺陷甚至報廢,因此對樹(shù)脂砂性能需做到控制。

關(guān)鍵詞: 呋喃樹(shù)脂砂質(zhì)量控制要素           

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