砂型工藝對鑄鋼件的影響

隨著我國工業的發展，各行業件模具需求量增大，例如汽車覆蓋件模具單件較重，外形尺寸可達4.6米*2.8米，內腔較復雜，要求鑄件尺寸精度高，內外表面光潔，無鑄造缺陷，單件小批量生產，對于鑄造工藝的選擇十分重要，既要保證鑄件的質量，又要滿足尺寸精度和表面光潔度要求，樹脂砂消失模工藝在國內國內生產中應用還不多。但樹脂自硬砂工藝和消失模工藝在我國機床、通用、工程機械、造船、汽車、發動機、泵閥類產品等行業得到了廣泛應用。呋喃樹脂砂在強酸固化劑的作用下，樹脂分子間相繼產生加聚反應和縮聚反應，使原來相對低分子質量的線型結構相互交聯，轉變為相對分子質量很大的體型結構的樹脂膜，在常溫下將砂粒粘結起來達到型、芯的常溫固化。樹脂加入量(質量分數)一般為0.8%~1.2%,磺酸類固化劑加入量為樹脂的30%~60%,型、芯砂的可使用時間從幾分鐘至數十分鐘,起模時間由十幾分鐘至數小時,其特點是粘度低,便于計量、易混砂、型砂流動性好;比強度高,可降低樹脂加入量、降低成本,同時有利于提高鑄件質量。生產的鑄件尺寸精度高可以達到CT7—9級,輪廓清晰,表面光潔,減少清砂工時,提高勞動效率。比較適用于單件、小批量、多品種的中、大型鑄件的生產。如單獨采用呋喃樹脂自硬砂工藝,可以保證模具的尺寸精度,但內腔的光潔不理想;全部采用消失模鑄件的尺寸精度和內外表面光潔度可以保證,造型和白模加工設備較大,投資大,經濟上不太合適;根據鑄件特點,經過對幾種鑄造工藝進行分析比較后,確定采用樹脂自硬砂消失模鑄造工藝。呋喃樹脂砂消失模鑄造充分結合了呋喃樹脂自硬砂和消失模兩者的特點。

(1)鑄件精度高:消失模鑄造(EPC)是一種近無余量、精確成型的工藝;該工藝無需取模、無分型面、無砂芯,因而鑄件沒有飛邊、毛刺和拔模斜度,并減少了由于型芯組合而造成的尺寸誤差。鑄件表面粗糙度可達Ra3.2~12.5μm;鑄件尺寸精度等級可達CT7至CT9;加工余量少,可大大節省機械加工的時間和費用。(2)設計靈活:為本體鑄件結構設計提供了充分的自由度。可以通過EPS模片組合鑄造出高度復雜的鑄件;復雜鑄件更能體現出消失模鑄造工藝的優越性和經濟效益。(3)無傳統鑄造中的砂芯,因此不會出現傳統砂型鑄造中因砂芯尺寸不準或下芯位置不準確造成鑄件壁厚不均和飛邊毛刺。使清理工作量減少,使清理打磨工作量減少50%以上(4)清潔生產:低溫下白模對環境無害,舊砂回收率95%以上。降低投資和生產成本,減輕鑄件毛坯的重量,鑄件加工余量大大減少。1主要生產工藝稿件編號:1304-246中國鑄造裝備與技術6/2013(1)設計中根據生產綱領、批量和鑄件的特點,采用30 t/h移動混砂機和20 t/h固定混砂機配套使用,地面造型合箱定點澆注。(2)白模采用成品(EPS、STMMA)板材,用仿形高精度加工機床加工,經人工組裝、修整、涂料、干燥后直接用于造型使用。

(3)熔煉采用一套10 t中頻感應電爐,微機配鐵秤配料,加料車加料;地面合箱、定點澆注,對于少數大件采用保溫包的方式增加鐵液的容量進行吊包定點澆注。(4)落砂采用載重為30 t落砂機,舊砂輸送至砂再生系統;砂再生采用25 t/h砂再生裝置處理舊砂(含破碎、磁選、篩分、再生、儲存、調溫、發送等),新砂和再生砂均采用氣力輸送至混砂機上方的砂斗中待用。(5)車間配備光譜分析儀器和型砂試驗儀器設備,分析鐵液成分和檢測型砂的性能。（6）幾個特殊工藝要點(1)鑄型冷卻:為加快鑄型冷卻,采取了特殊的冷卻措施。(2)定點澆注:采取移動罩抽風系統,根據澆注鑄型的位置、數量,調整抽風口的數量和抽風量。(3)通風除塵:樹脂砂混砂機、砂再生設備、電爐、定點澆注區、清理設備等都配備有完整的通風除塵裝置。隨著我國機械工業的發展,不少廠家都采用呋喃樹脂自硬砂生產鑄件,而消失模鑄造是無粘結劑的綠色清潔鑄造工藝,對實現砂型鑄造的綠色清潔生產具有現實意義。