熱芯盒覆膜砂制芯技改過程綜述

1、熱芯盒覆膜砂制芯技改過程1. 1.前言缸蓋砂芯形狀復(fù)雜，薄厚不一，在生產(chǎn)中還要承受高溫鐵水沖擊，為保證缸蓋鑄件質(zhì)量， 對缸蓋砂芯外觀質(zhì)量、強(qiáng)度、發(fā)氣量等均有嚴(yán)格要求，因此生產(chǎn)中缸蓋制芯采用熱芯盒覆膜砂 制芯。采用熱芯盒覆膜砂制芯具有生產(chǎn)率高；砂芯強(qiáng)度高表面質(zhì)量好；砂芯不易吸潮，長時間 放置砂芯強(qiáng)度不易下降等優(yōu)點(diǎn)。但在實(shí)際生產(chǎn)中，仍然存在許多問題需要我們注意。2. 覆膜砂對制芯的影響2.1覆膜砂基本原理覆膜砂是樹脂覆膜砂的簡稱，它是指在造型、制芯前砂粒表面上已覆有一層固態(tài)樹脂膜的 型砂、芯砂?；竟ぷ髟頌橛脽崴苄苑尤渲訚摲怨袒瘎ㄈ鐬趼逋衅罚┡c潤滑劑（如 硬脂酸鈣）通過一定的覆膜工藝配制

2、成覆膜砂，覆膜砂受熱時包覆在砂粒表面的樹脂熔融，在 烏洛托品分解出的亞甲基的作用下，熔融的樹脂由線性結(jié)構(gòu)迅速轉(zhuǎn)變成不熔的體型結(jié)構(gòu)，從而 使覆膜砂固化成型對覆膜砂的總體要求為：粒度要適中、流動性要好、熔點(diǎn)要適當(dāng)高點(diǎn)、固化時間在保證制殼質(zhì)量的前提下盡量短、起模強(qiáng)度好，高溫性能好、高溫膨脹性能低、發(fā)氣量 小和潰散性能好。2.2.覆膜砂性能對砂芯的影響對于我車間生產(chǎn)的缸蓋鑄件來說，由于缸蓋內(nèi)腔壁?。▋?nèi)腔壁厚僅5mrh，又形狀復(fù)雜，因此缸蓋砂芯全部采用熱芯盒覆膜砂制芯。其中水夾層芯、噴油嘴芯和挺桿芯形狀比較復(fù)雜且薄 弱，而且完全處于內(nèi)腔被高溫鐵水所包圍，所以砂芯應(yīng)采用耐高溫覆膜砂制芯；進(jìn)排氣道芯和 大皮

3、芯本身比較厚實(shí)且并不處于鑄件內(nèi)腔，采用普通覆膜砂即可。2.2.1覆膜砂性能對水夾層芯的影響缸蓋水腔是由水夾層芯形成，芯砂經(jīng)履帶拋丸后通過鑄件工藝孔排出。水夾層芯壁厚薄 且不均勻（最薄處只有2mm，采用耐高溫覆膜砂一是保證砂芯強(qiáng)度抵抗鐵水的沖擊，二是防止 芯砂在咼溫鐵水中產(chǎn)生脈紋、燒結(jié)。但耐咼溫覆膜砂也存在缺點(diǎn)，由于其抗拉強(qiáng)度較咼，一旦 抗拉強(qiáng)度超過4.5MPa,通常潰散性較差，造成鑄件內(nèi)腔芯砂不易排出，因此選用耐高溫覆膜砂 時應(yīng)慎重。圖示一為水夾層芯，圖示標(biāo)記處厚度僅有 2mm2.2.2覆膜砂性能對進(jìn)排氣道芯的影響進(jìn)排氣道砂芯由于在缸蓋中所處的位置，不存在排不出芯砂的問題；砂芯本身比較厚實(shí)，壁

4、厚為30-50mm重量又大，使用普通覆膜砂完全可以達(dá)到這兩種砂芯的工藝要求，因此從砂芯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝要求及經(jīng)濟(jì)方面考慮采用普通覆膜砂即可。在進(jìn)排氣道實(shí)際操作過程中也有 一些問題需注意。我車間使用卡斯汀 12公斤熱芯盒制芯機(jī)制芯，這兩種芯子的固化時間為 25-35s，由于覆膜砂批次、品質(zhì)不完全相同，在同樣的固化時間內(nèi)，有的砂芯固化層厚度達(dá)不 到要求，頂芯桿頂出砂芯時便會將砂芯破壞。這是由于覆膜砂固化速度不同，固化速度快，制 芯時間就短；反之，固化速度慢，貝U制芯時間就長，而且還要相應(yīng)的對制芯機(jī)的固化溫度進(jìn)行 調(diào)整，降低固化溫度。圖示二標(biāo)記處為砂芯固化強(qiáng)度不足，頂芯桿將砂芯頂傷圖示三為正常砂芯1

5、. 3.熱芯盒工藝工裝對砂芯的影響四缸連體缸蓋水夾層芯熱芯盒采用水平分型時，由于水平分型砂芯表面積大，必須有較多 的射砂嘴才能將芯盒內(nèi)腔射滿，這樣就會有比較多的射嘴棒被浪費(fèi)掉了；現(xiàn)在改為垂直分型， 射砂嘴減少，被浪費(fèi)的射嘴棒就減少了，從而減少了覆膜砂的浪費(fèi)。圖示四垂直分型射嘴為10個 圖示五水平分型射嘴為33個四缸連體缸蓋和六缸連體缸蓋的水夾層芯在我車間同一臺熱芯盒制芯機(jī)上生產(chǎn)，使用同樣 的耐高溫覆膜砂，可是砂芯的質(zhì)量確完全不同。四缸連體缸蓋水夾層射砂飽滿，表面堅固，無 缺陷；六缸連體缸蓋水夾層芯在圖示位置卻存在起皮現(xiàn)象，即此部位稍微施加外力便會塌陷。 經(jīng)跟蹤觀察及相互對比發(fā)現(xiàn)，六缸連體缸蓋水

6、夾層芯射砂嘴數(shù)量多，尺寸大，超出正常范圍， 射砂時帶入大量的空氣最終集中在此部位無法及時排出，導(dǎo)致這一現(xiàn)象。現(xiàn)將射砂嘴尺寸減小， 便可解決這一問題。圖示六標(biāo)記位置為砂芯起皮位置4.結(jié)論4.1覆膜砂性能不僅僅局限于強(qiáng)度、粒度、發(fā)氣量這些特性，一些微性能同樣對砂芯質(zhì)量 有重大的影響，包括本文沒有提到的覆膜砂發(fā)氣速率對鑄件氣孔缺陷的影響等等。4.2工藝工裝的設(shè)計總會受生產(chǎn)條件、設(shè)備等一些因素的影響，要在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)問題，解 決問題；不斷完善，不斷提高。5.結(jié)束語無論多成熟的生產(chǎn)工藝，在生產(chǎn)中總會因設(shè)備、操作者、環(huán)境、原材料等原因出現(xiàn)新的問題，面對這些問題，要善于發(fā)現(xiàn)，善于總結(jié)，用數(shù)據(jù)說話，找出問題根源

7、，讓工藝為生產(chǎn)服 務(wù)，使我們的生產(chǎn)更加順暢。覆膜砂鑄造工藝過程要點(diǎn)覆膜砂鑄造在鑄造領(lǐng)域已有相當(dāng)長的歷史，鑄件的產(chǎn)量也相當(dāng)大；但采用覆膜砂鑄造生產(chǎn) 精密鑄鋼件時面臨很多難題：粘砂（結(jié)疤）、冷隔、氣孔。如何解決這些問題有待于我們?nèi)ミM(jìn) 步探討。一、對覆膜砂的認(rèn)識與了解（覆膜砂屬于有機(jī)粘結(jié)劑型、芯砂）（1）覆膜砂的特點(diǎn)：具有適宜的強(qiáng)度性能；流動性好，制出的砂型、砂芯輪廓清晰，組織 致密，能夠制造出復(fù)雜的砂芯；砂型（芯）表面質(zhì)量好，表面粗糙度可達(dá)Ra=6.312.5 m,尺寸精度可達(dá)CT7CT9級；潰散性好，鑄件容易清理。（2）適用范圍：覆膜砂既可制作鑄型又可制作砂芯，覆膜砂的型或芯既可互相配合使用又可

8、與 其它砂型（芯）配合使用；不僅可以用于金屬型重力鑄造或低壓鑄造，也可以用于鐵型覆砂鑄 造，還可以用于熱法離心鑄造；不僅可以用于鑄鐵、非鐵合金鑄件的生產(chǎn)，還可以用于鑄鋼件 的生產(chǎn)。二、覆膜砂的制備1 覆膜砂組成一般由耐火材料、粘結(jié)劑、固化劑、潤滑劑及特殊添加劑組成。（1） 耐火材料是構(gòu)成覆膜砂的主體。對耐火材料的要求是：耐火度高、揮發(fā)物少、顆粒較圓整、 堅實(shí)等。一般選用天然擦洗硅砂。對硅砂的要求是：SiO2含量高（鑄鐵及非鐵合金鑄件要求大 于90%，鑄鋼件要求大于97%）;含泥量不大于0.3% （為擦洗砂）-水洗砂含泥量規(guī)定小于； 粒度分布在相鄰35個篩號上；粒形圓整，角形因素應(yīng)不大于 1.3

9、 ;酸耗值不小于5ml。（2）粘結(jié)劑普遍采用酚醛樹脂。（3）固化劑通常采用烏洛托品；潤滑劑一般采用硬脂酸鈣，其作用是防止覆膜砂結(jié)塊，增加流 動性。添加劑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（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）說明：原砂100擦洗砂，酚醛樹脂1.0 3.0占原砂重，烏洛托品（水溶液2）1015占樹脂重，硬脂酸鈣57占樹脂重，添加劑0.1 0.5占原砂重。1： 2） 1015占樹脂重，硬脂酸鈣 57占樹脂重，添加劑0.10.5占原砂 重。2 覆膜砂的生產(chǎn)工藝覆膜砂的制備工藝主要有冷法覆膜、溫法覆膜、熱法覆膜三種，目前覆膜砂的生產(chǎn)幾乎都 是采用熱覆膜法。熱法覆膜工藝是先將原

10、砂加熱到一定溫度，然后分別與樹脂、烏洛托品水溶 液和硬脂酸鈣混合攪拌，經(jīng)冷卻破碎和篩分而成。由于配方的差異，混制工藝有所不同。目前 國內(nèi)覆膜砂生產(chǎn)線的種類很多，手工加料的半自動生產(chǎn)線約有20002300條，電腦控制的全自動生產(chǎn)線也已經(jīng)有將近50條，有效提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品穩(wěn)定性。例如 xx鑄造有限公司的自 動化可視生產(chǎn)線，其加料時間控制精確到 0.1秒，加熱溫度控制精確到1/10 C,并且可以通過 視頻時時觀察混砂狀態(tài)，生產(chǎn)效率達(dá)到 6噸/小時。3 覆膜砂的主要產(chǎn)品類型（1）普通類覆膜砂普通覆膜砂即傳統(tǒng)覆膜砂，其組成通常由石英砂，熱塑性酚醛樹脂，烏洛托品和硬脂酸鈣構(gòu)成， 不加有關(guān)添加劑，其樹脂

11、加入量通常在一定強(qiáng)度要求下相對較高，不具備耐高溫，低膨脹、低 發(fā)氣等特性，適用于要求不高的鑄件生產(chǎn)。（2）高強(qiáng)度低發(fā)氣類覆膜砂特點(diǎn)：高強(qiáng)度、低膨脹、低發(fā)氣、慢發(fā)氣、抗氧化簡介:高強(qiáng)度低發(fā)氣覆膜砂是普通覆膜砂的更新?lián)Q代產(chǎn)品，通過加入有關(guān)特性的 添加劑”和采用新的配制工藝，使樹脂用量大幅度下降， 其強(qiáng)度比普通覆膜砂高30%以上，發(fā)氣量顯著降低，并能延緩發(fā)氣速度，能更好地適應(yīng)鑄件生 產(chǎn)的需要。該類覆膜砂主要適用于鑄鐵件中，中小鑄鋼、合金鑄鋼件的生產(chǎn)。目前該類覆膜砂 有三個系列：GD-1高強(qiáng)度低發(fā)氣覆膜砂；GD-2高強(qiáng)度低膨脹低發(fā)氣覆膜砂；GD-3高強(qiáng)度低 膨脹低發(fā)氣抗氧化覆膜。（3）耐高溫（類）覆膜

12、砂（ND型）特點(diǎn)：耐高溫、高強(qiáng)度、低膨脹、低發(fā)氣、慢發(fā)氣、易潰散、抗氧化簡介:耐高溫覆膜砂是通過特殊工藝配方技術(shù)生產(chǎn)出的具有優(yōu)異高溫性能（高溫下強(qiáng)度高、耐熱時間長、熱膨脹量小、 發(fā)氣量低）和綜合鑄造性能的新型覆膜砂。該類覆膜砂特別適用于復(fù)雜薄壁精密的鑄鐵件（如汽車 發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋等）以及高要求的鑄鋼件（如集裝箱角和火車剎車緩；中器殼件等）的生產(chǎn)，可 有效消除粘砂、變形、熱裂和氣孔等鑄造缺陷。目前該覆膜砂有四個系列：VND-1耐高溫覆膜砂.ND-2耐高溫低膨脹低發(fā)氣覆膜砂 ND-3耐高溫低膨脹低發(fā)氣抗氧化覆膜砂 ND-4耐高溫高 強(qiáng)底低膨脹低發(fā)氣覆膜（4）易潰散類覆膜砂具有較好的強(qiáng)度，同時具有

13、優(yōu)異的低溫潰散性能，適用于生產(chǎn)有色金屬鑄件。（5）其它特殊要求覆膜砂為適應(yīng)不同產(chǎn)品的需要，開發(fā)出了系列特種覆膜砂如：離心鑄造用覆膜砂、激冷覆膜砂、 濕態(tài)覆膜砂、防粘砂、防脈紋、防橘皮覆膜砂等。三、覆膜砂制芯主要工藝過程加熱溫度200-300 C、固化時間30-150S、射砂壓力0.15-0.60MPa。形狀簡單的砂芯、流 動性好的覆膜砂可選用較低的射砂壓力，細(xì)薄砂芯選擇較低的加熱溫度，加熱溫度低時可適當(dāng) 延長固化時間等。覆膜砂所使用的樹脂是酚醛類樹脂。制芯工藝的優(yōu)點(diǎn)：具有適宜的強(qiáng)度性能； 流動性好；砂芯表面質(zhì)量好（Ra=6.3-12.5 ym）;砂芯抗吸濕性強(qiáng)；潰散性好，鑄件容易清理。1、鑄型

14、（模具）溫度鑄型溫度是影響殼層厚度及強(qiáng)度的主要因素之一 ，一般控制在220260 C,并根據(jù)下列原則選定：（1）保證覆膜砂上的樹脂軟化及固化所需的足夠熱量；（2）保證形成需要的殼厚且殼型（芯）表面不焦化；（3）盡量縮短結(jié)殼及硬化時間，以提高生產(chǎn)率。2、射砂壓力及時間射砂時間一般控制在310s，時間過短則砂型（芯）不能成型。射砂壓力一般為0.6MPa左右；壓力過低時，易造成射不足或疏松現(xiàn)象。3、硬化時間：硬化時間的長短主要取決于砂型（芯）的厚度與鑄型的溫度，一般在 60120s左右。時間過短，殼層未完全固化則強(qiáng)度低；時 間過長，砂型（芯）表面層易燒焦影響鑄件質(zhì)量。覆膜砂造型（芯）工藝參數(shù)實(shí)例：序

15、號圖號殼 厚（mm）重量（kg）鑄型溫度C）射砂時間（s）硬化時間（s） 1 （導(dǎo)向套）DN80-05 8 10 2.5 2.6220 240 2 3 60 80 2 （閥體）DN05-01 10 123.75 3.8 240 260 3 5 80 100四、覆膜砂應(yīng)用中存在的問題及解決對策制芯的方法種類很多，總的可以劃分為熱固性方法和冷固性方法兩大類，覆膜砂制芯屬于 熱固性方法類。任何一種制芯方法都有其自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，這主要取決于產(chǎn)品的質(zhì)量要求、 復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品價格等綜合因素來決定采用何種制芯方法。對鑄件內(nèi)腔 表面質(zhì)量要求高，尺寸精度要求高、形狀復(fù)雜的砂芯采用覆膜砂制芯

16、是非常有效的。例如：轎 車發(fā)動機(jī)氣缸蓋的進(jìn)排氣道砂芯、水道砂芯、油道砂芯，氣缸體的水道砂芯、油道砂芯，進(jìn)氣 岐管、排氣岐管的殼芯砂芯，液壓閥的流道砂芯，汽車渦輪增壓器氣道砂芯等等。但是在覆膜 砂使用中還常遇到一些問題，這里僅就工作中的體會略談一二。1、覆膜砂的強(qiáng)度和發(fā)氣量的確定方法在原砂質(zhì)量和樹脂質(zhì)量一定的前提下， 影響覆膜砂強(qiáng)度的關(guān)鍵因素主要取于酚醛樹脂的加 入量。酚醛樹脂加入量多，則強(qiáng)度就提高，但發(fā)氣量也增加，潰散性就降低。因此在生產(chǎn)應(yīng)用 中一定要控制覆膜砂的強(qiáng)度來減少發(fā)氣量，提高潰散性，在強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的制訂時定要找到一個平 衡點(diǎn)。這個平衡點(diǎn)就是保證砂芯的表面質(zhì)量及在澆注時不產(chǎn)生變形、不產(chǎn)生斷

17、芯前提下的強(qiáng)度。 這樣才能保證鑄件的表面質(zhì)量和尺寸精度，又可以減少發(fā)氣量，減少鑄造件氣孔缺陷，提高砂 芯的出砂性能。對砂芯存放，搬運(yùn)過程中可以采用工位器具、砂芯小車，并在其上面鋪有10 mm15 mm厚的海綿，這樣可以減少砂芯的損耗率。2、覆膜砂砂芯的存放期任何砂芯都會吸濕，特別是南方地區(qū)空氣相對濕度大，必須對砂芯存放期在工藝文件上加 以規(guī)定，利用精益生產(chǎn)先進(jìn)先出的生產(chǎn)方式減少砂芯的存放量和存放周期。各企業(yè)應(yīng)結(jié)合自己 的廠房條件和當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件來確定砂芯的存放周期。3、控制好覆膜砂的供貨質(zhì)量覆膜砂進(jìn)廠時必須附有供應(yīng)商的質(zhì)量保證資料，并且企業(yè)根據(jù)抽樣標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查，檢查合 格后方可入庫。企業(yè)取樣檢

18、測不合格時由質(zhì)保和技術(shù)部門做出處理結(jié)果，是讓步接受或向供應(yīng) 商退貨。4、合格的覆膜砂在制芯時發(fā)現(xiàn)砂芯斷裂變形制芯時砂芯的斷裂變形通常會認(rèn)為覆膜砂強(qiáng)度低造成的。實(shí)際上砂芯斷裂和變形會涉及到 許多生產(chǎn)過程。出現(xiàn)不正常情況，必須要查到真正的原因才能徹底解決。具體原因如下：（1）制芯時模具的溫度和留模時間，關(guān)系到砂芯結(jié)殼硬化厚度是否滿足工藝要求。工藝上所 規(guī)定的工藝參數(shù)都需要有一個范圍，這個范圍需靠操作人員的技能來進(jìn)行調(diào)整。在模具溫度上 限時留模時間可以取下限，模具溫度在下限時留模時間取上限。對操作人員需要不斷地培訓(xùn)提 高操作技能。（2）制芯時在模具上會粘有酚醛樹脂和砂粒，必須進(jìn)行及時清理并噴上脫模劑，否則會越積 越多開模時會