树脂砂铸造工艺

树脂砂铸造工艺浅析

摘要:树脂砂铸造工艺是近代发展起来的一种先进可靠的铸造

工艺方法。随着我国经济的发展,国内市场对机械铸件需求增长,

国际市场需求也逐渐扩大,对机械工业产品质量要求升级,国内越

来越多的企业选择由粘土砂干型铸造工艺转为树脂砂铸造工艺。本

文就树脂砂铸造工艺的一些问题做了阐述。

关键词:树脂砂,铸造工艺,产品质量

树脂砂上世纪50年代开始在铸造行业出现和使用,到现在已经有

几十年的历史了,其生产工艺和设备已相当成熟和完善。

一、树脂砂铸造工艺优点

相对于传统的粘土砂干型铸造工艺,树脂砂铸造工艺具有下以下

一些优点:

1、铸件尺寸精度高,表面光滑,轮廓清晰。 这是因为在树脂砂

造型过程中可以消除大部分变形的因素。由于铸件是在砂型固化后

起模,这就有利于减少了因起模前松动模样和起模时碰坏砂型引起

的变形;还有在铸造过程中不需修型,最大限度的减少了不必要的

修型引起的变形;再有模型不需要烘烤,消除了因烘烤造成的铸型

变形。从铸件的构造来看,铸型强度高、表面稳定性好,所以芯头

间隙小、分型负数小,减少了下芯、配模过程中铸型的破损和变形,

保证了配模精度;铸型硬度高,热稳定性好,可以有效地抵御浇注

时的型壁退让、迁移现象,减少了铸型的热冲击变形。型砂的溃散

性好,清理、打磨容易,从而减少了落砂清铲修整工序中对铸件形

状精度的损害。综上所述,因为树脂砂具有流动性好、易紧实、脱

模时间可调节、硬化后强度高、在随后的搬运及合箱过程中变形小;

并且由于树脂砂的刚度高,在浇注和凝固过程基本上无形壁位移现

象,所以铸件的尺寸精度高,它比粘土砂及油砂生产的铸件可提高

1-2个级别。

2、生产效率高,缩短了生产周期。 这是因为树脂砂流动性好,

易紧实,从而节省了大量的捣固紧实工作量,使造型操作大大简化;

在起模时,由于铸型强度高,减少了起模后修型工作量;由于不用

烘干,节约了工时和场地;旧砂回收后干法机械再生,使砂处理为

封闭系统,便于机械化,可以节约大量旧砂处理,型砂混制、运输

等辅助劳动;型砂的溃散性好,落砂容易,修整工作量少、节约了

一些造型前的准备工作量。如插芯固等。 根据一般统计,用自硬

呋喃树脂砂代替粘土烘模砂后,生产效率可提高40— 100%,单位

造型面积产量可提高 20— 50%。

3、有利于机械化生产。由于型砂易紧实,溃散性好易清理等,大

幅度降低了工人的劳动强度,为实现机械化生产创造了条件。工人

的工作条件和环境得到改善,如减轻了噪音、矽尘等。

4、节约资源。由于不需要烘窑和水力清砂,提高了铁水成品率,

大大降低了压缩空气消耗,从而减少水、电、煤的使用。 并且由

于旧砂再回收利用很容易,再生回收率能达到90—95%,所以在节

约新砂、减少运输、防止废弃物公害等方面效果显著。

5、成品率高。因为树脂砂型成型性好、强度高、发气量较其它有

机铸型低、透气性好,热稳定性好、可以大大减少铸件的粘砂、夹

砂、砂眼、气孔、缩孔、裂纹等铸件缺陷,从而降低废品率,可以

制造出用粘土砂难以做出的复杂件、关键件。

二、铸造工艺中树脂砂的选用

1、了解树脂砂的特性。在生产中用作型砂黏结剂的树脂种类很

多,除常用的呋喃树脂、酚醛树脂和脲烷树脂三大类外,还有不饱

和聚酯树脂、环氧树脂和聚丙烯酸钠等。机床铸件选用树脂砂时,

除了要对各种树脂的性能、价格和市场供应条件有大概的了解,还

要分析各种硬化方式的适应性,然后才能根据合金种类、铸件特征、

生产批量和工厂的实际条件选定适用的树脂和合理的工艺参数。

2、选用质量好的原砂。与相对于选用黏土砂时只需要注意原砂的

化学成分和粒度,在采用树脂砂时,原砂对树脂砂性能的影响将非

常突出。除了需要考虑原砂的化学成分和粒度外,还必须对其粒度

组成、颗粒形状、表面特征和需酸量等因素的影响有深刻的认识,

并根据需要进行合适的选取。

三、树脂砂铸造工艺控制

1、砂温对树脂砂硬化的影响及控制。树脂自硬砂的硬化原理是:

树脂在固化剂的催化作用下逐渐发生交联反应而自行硬化,固化剂

的催化作用受温度的影响较大,温度升高催化作用加速,温度下降,

催化作用减慢,因而树脂自硬砂在硬化过程中,硬化反应的速率与

砂温有密切的关系,同时硬化反应速率对硬化后铸型的强度有着重

要的影响。因此,为了满足铸型强度,在生产过程中需要对砂温进

行严格控制。2、固化剂的加入量和酸值对铸型的影响及控制。固

化剂加入量的确定,需要根据其占树脂的比例来计算。如果在固化

剂加入量一定的情况下,固化剂酸值愈高,树脂砂硬化速率愈快,

反之,愈慢。如果固化剂酸值一定,固化剂加入量愈大,树脂砂的

硬化速率就愈快,反之,愈慢。因为过快或过慢的硬化速率,都会

降低铸型硬化后的强度,所以合理控制树脂砂的硬化速度对于铸型

强度至关重要。

3、模具工艺控制。相对于粘土砂铸造,树脂砂铸件的外观质量对

于模具质量的依赖更重。为了适应树脂砂造型的需要,需要做好模

具工艺的几个方面:①拔模斜度。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,得到质量较

好的铸型。②模具的表面粗糙度。树脂砂铸件的表面粗糙度受模具

表面粗糙度影响很大,所以降低模具表面粗糙度,是生产高品质铸

件的重要措施。③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。

4、加强工艺管理。要保证采用树脂砂得到应有效益,严格的工艺

管理是前提。从生产过程来看,有以下几点:①保证原材料和各种

辅助材料质量的一致性。在采用树脂砂时,除了保证材料的质量要

求外,其质量的一致性也是很重要的。②在型砂配置时,原材料必

须确保定量准确。要做好定量装置定期检修,每日校核工作。③砂

温和环境温度要严格控制。如若出现不可控情况,应注意测定砂温

的变化,并据此调整相关的工艺参数,以保证生产正常运行。

四、结语

随着市场对铸件产品外观质量要求的不断提高,树脂砂铸件由于

表面质量好、尺寸精度高、废品率低,适用范围广等特点,使得树

脂砂铸造工艺日益受到重视。但是树脂砂铸造工艺也面临着初始投

资大,生产成本高的缺点,如何解决这个问题,对树脂砂铸造工艺

以后的发展至关重要。

参考文献

[1]王耀科,李远才,王文清.国内外树脂砂的现状及展望.铸造,

1999

[2]董选普.铸造工艺学.化学工业出版社,2009

[3]屈银虎,姜鑫.树脂砂实型铸造工艺的研究.铸造技术,2003

树脂砂铸造工艺浅析

摘要:树脂砂铸造工艺是近代发展起来的一种先进可靠的铸造

工艺方法。随着我国经济的发展,国内市场对机械铸件需求增长,

国际市场需求也逐渐扩大,对机械工业产品质量要求升级,国内越

来越多的企业选择由粘土砂干型铸造工艺转为树脂砂铸造工艺。本

文就树脂砂铸造工艺的一些问题做了阐述。

关键词:树脂砂,铸造工艺,产品质量

树脂砂上世纪50年代开始在铸造行业出现和使用,到现在已经有

几十年的历史了,其生产工艺和设备已相当成熟和完善。

一、树脂砂铸造工艺优点

相对于传统的粘土砂干型铸造工艺,树脂砂铸造工艺具有下以下

一些优点:

1、铸件尺寸精度高,表面光滑,轮廓清晰。 这是因为在树脂砂

造型过程中可以消除大部分变形的因素。由于铸件是在砂型固化后

起模,这就有利于减少了因起模前松动模样和起模时碰坏砂型引起

的变形;还有在铸造过程中不需修型,最大限度的减少了不必要的

修型引起的变形;再有模型不需要烘烤,消除了因烘烤造成的铸型

变形。从铸件的构造来看,铸型强度高、表面稳定性好,所以芯头

间隙小、分型负数小,减少了下芯、配模过程中铸型的破损和变形,

保证了配模精度;铸型硬度高,热稳定性好,可以有效地抵御浇注

时的型壁退让、迁移现象,减少了铸型的热冲击变形。型砂的溃散

性好,清理、打磨容易,从而减少了落砂清铲修整工序中对铸件形

状精度的损害。综上所述,因为树脂砂具有流动性好、易紧实、脱

模时间可调节、硬化后强度高、在随后的搬运及合箱过程中变形小;

并且由于树脂砂的刚度高,在浇注和凝固过程基本上无形壁位移现

象,所以铸件的尺寸精度高,它比粘土砂及油砂生产的铸件可提高

1-2个级别。

2、生产效率高,缩短了生产周期。 这是因为树脂砂流动性好,

易紧实,从而节省了大量的捣固紧实工作量,使造型操作大大简化;

在起模时,由于铸型强度高,减少了起模后修型工作量;由于不用

烘干,节约了工时和场地;旧砂回收后干法机械再生,使砂处理为

封闭系统,便于机械化,可以节约大量旧砂处理,型砂混制、运输

等辅助劳动;型砂的溃散性好,落砂容易,修整工作量少、节约了

一些造型前的准备工作量。如插芯固等。 根据一般统计,用自硬

呋喃树脂砂代替粘土烘模砂后,生产效率可提高40— 100%,单位

造型面积产量可提高 20— 50%。

3、有利于机械化生产。由于型砂易紧实,溃散性好易清理等,大

幅度降低了工人的劳动强度,为实现机械化生产创造了条件。工人

的工作条件和环境得到改善,如减轻了噪音、矽尘等。

4、节约资源。由于不需要烘窑和水力清砂,提高了铁水成品率,

大大降低了压缩空气消耗,从而减少水、电、煤的使用。 并且由

于旧砂再回收利用很容易,再生回收率能达到90—95%,所以在节

约新砂、减少运输、防止废弃物公害等方面效果显著。

5、成品率高。因为树脂砂型成型性好、强度高、发气量较其它有

机铸型低、透气性好,热稳定性好、可以大大减少铸件的粘砂、夹

砂、砂眼、气孔、缩孔、裂纹等铸件缺陷,从而降低废品率,可以

制造出用粘土砂难以做出的复杂件、关键件。

二、铸造工艺中树脂砂的选用

1、了解树脂砂的特性。在生产中用作型砂黏结剂的树脂种类很

多,除常用的呋喃树脂、酚醛树脂和脲烷树脂三大类外,还有不饱

和聚酯树脂、环氧树脂和聚丙烯酸钠等。机床铸件选用树脂砂时,

除了要对各种树脂的性能、价格和市场供应条件有大概的了解,还

要分析各种硬化方式的适应性,然后才能根据合金种类、铸件特征、

生产批量和工厂的实际条件选定适用的树脂和合理的工艺参数。

2、选用质量好的原砂。与相对于选用黏土砂时只需要注意原砂的

化学成分和粒度,在采用树脂砂时,原砂对树脂砂性能的影响将非

常突出。除了需要考虑原砂的化学成分和粒度外,还必须对其粒度

组成、颗粒形状、表面特征和需酸量等因素的影响有深刻的认识,

并根据需要进行合适的选取。

三、树脂砂铸造工艺控制

1、砂温对树脂砂硬化的影响及控制。树脂自硬砂的硬化原理是:

树脂在固化剂的催化作用下逐渐发生交联反应而自行硬化,固化剂

的催化作用受温度的影响较大,温度升高催化作用加速,温度下降,

催化作用减慢,因而树脂自硬砂在硬化过程中,硬化反应的速率与

砂温有密切的关系,同时硬化反应速率对硬化后铸型的强度有着重

要的影响。因此,为了满足铸型强度,在生产过程中需要对砂温进

行严格控制。2、固化剂的加入量和酸值对铸型的影响及控制。固

化剂加入量的确定,需要根据其占树脂的比例来计算。如果在固化

剂加入量一定的情况下,固化剂酸值愈高,树脂砂硬化速率愈快,

反之,愈慢。如果固化剂酸值一定,固化剂加入量愈大,树脂砂的

硬化速率就愈快,反之,愈慢。因为过快或过慢的硬化速率,都会

降低铸型硬化后的强度,所以合理控制树脂砂的硬化速度对于铸型

强度至关重要。

3、模具工艺控制。相对于粘土砂铸造,树脂砂铸件的外观质量对

于模具质量的依赖更重。为了适应树脂砂造型的需要,需要做好模

具工艺的几个方面:①拔模斜度。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,得到质量较

好的铸型。②模具的表面粗糙度。树脂砂铸件的表面粗糙度受模具

表面粗糙度影响很大,所以降低模具表面粗糙度,是生产高品质铸

件的重要措施。③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。

4、加强工艺管理。要保证采用树脂砂得到应有效益,严格的工艺

管理是前提。从生产过程来看,有以下几点:①保证原材料和各种

辅助材料质量的一致性。在采用树脂砂时,除了保证材料的质量要

求外,其质量的一致性也是很重要的。②在型砂配置时,原材料必

须确保定量准确。要做好定量装置定期检修,每日校核工作。③砂

温和环境温度要严格控制。如若出现不可控情况,应注意测定砂温

的变化,并据此调整相关的工艺参数,以保证生产正常运行。

四、结语

随着市场对铸件产品外观质量要求的不断提高,树脂砂铸件由于

表面质量好、尺寸精度高、废品率低,适用范围广等特点,使得树

脂砂铸造工艺日益受到重视。但是树脂砂铸造工艺也面临着初始投

资大,生产成本高的缺点,如何解决这个问题,对树脂砂铸造工艺

以后的发展至关重要。

参考文献

[1]王耀科,李远才,王文清.国内外树脂砂的现状及展望.铸造,

1999

[2]董选普.铸造工艺学.化学工业出版社,2009

[3]屈银虎,姜鑫.树脂砂实型铸造工艺的研究.铸造技术,2003


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