堿性酚醛樹脂砂在鑄鋼件生產(chǎn)中的應(yīng)

1、.堿性酚醛樹脂砂在鑄鋼件生產(chǎn)中的應(yīng)用山推鑄鋼有限公司 孟祥忠一、前言在鑄件生產(chǎn)過程中，造型制芯工藝占有十分重要的地位,它直接影響鑄件的質(zhì)量，生產(chǎn)成本，生產(chǎn)效率，資源利用及環(huán)境污染。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，世界貿(mào)易的不斷擴(kuò)大，環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，以及能源緊張、材料漲價(jià)等問題的日益嚴(yán)重，對(duì)鑄造生產(chǎn)和鑄件質(zhì)量提出了更高的要求。為了適應(yīng)二十一世紀(jì)節(jié)能、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)、高效鑄造的需要，在鑄件生產(chǎn)中使用先進(jìn)的造型制芯工藝是至關(guān)重要的。先進(jìn)的造型制芯工藝必須滿足下述的要求：1.造型制芯容易操作，型芯質(zhì)量穩(wěn)定。2.勞動(dòng)環(huán)境好，對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染小。3.生產(chǎn)的鑄件質(zhì)量好，鑄造缺陷少；具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。4.生產(chǎn)成本

2、低，生產(chǎn)效率高。5.最大限度地利用自然資源，節(jié)約能源。山推鑄鋼公司的前身是山推股份公司下屬的鑄鋼分廠，由于環(huán)境污染的原因由市區(qū)內(nèi)搬遷到開發(fā)區(qū)的山推國(guó)際事業(yè)園內(nèi)。生產(chǎn)的產(chǎn)品主要是工程機(jī)械推土機(jī)、挖掘機(jī)上使用的普通碳鋼鑄件和低合金鋼鑄件。在鑄鋼分廠時(shí)用的是Co2硬化水玻璃砂法造型制芯，在生產(chǎn)中存在型芯質(zhì)量不穩(wěn)定、鑄件表面容易粘砂、清砂困難、砂眼類缺陷多等問題，再生難，舊砂利用率僅為50-60%。鑄鋼件的質(zhì)量不穩(wěn)定，沒有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。但國(guó)內(nèi)大多數(shù)的鑄鋼件生產(chǎn)采取的都是水玻璃砂法造型制芯；同時(shí)由于鑄鋼件僅在山推生產(chǎn)的推土機(jī)上使用，不存在銷售問題，不用考慮成本；因此一直使用水玻璃砂法造型制芯。其間針

3、對(duì)上述問題也不斷的想辦法解決，但也是一直從改善水玻璃砂的性能方面著手，效果不是很理想。值此搬遷的機(jī)會(huì)，公司領(lǐng)導(dǎo)決定采用一種全新的造型制芯工藝來解決使用水玻璃砂工藝產(chǎn)生的許多問題。經(jīng)過多次的考察、論證，充分了解了國(guó)內(nèi)外鑄造業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，最后決定采用酯硬化堿性酚醛樹脂砂工藝。經(jīng)過了近三年的生產(chǎn)實(shí)踐，取得了令人比較滿意的結(jié)果：采用這種工藝造型制芯操作方便、氣味小、鑄件光潔、尺寸精度高、砂芯潰散性好，舊砂再生利用率達(dá)到85%，具有優(yōu)良的綜合性能。二、堿性酚醛樹脂的現(xiàn)狀及發(fā)展前景堿性酚醛樹脂是由苯酚和甲醛在堿催化劑作用下合成的，它的固化劑為有機(jī)酯。堿性酚醛樹脂砂工藝早在1984年就在英國(guó)的鑄造工業(yè)中得到

4、了應(yīng)用。經(jīng)過了二十多年的推廣應(yīng)用，現(xiàn)在發(fā)達(dá)國(guó)家的鑄鋼件生產(chǎn)使用堿性酚醛樹脂砂工藝的比較普遍，已經(jīng)是一種很成熟的工藝。生產(chǎn)中遇到的問題也越來越少，生產(chǎn)出的鑄鋼件質(zhì)量穩(wěn)定。使用這種工藝很容易就達(dá)到優(yōu)質(zhì)高效的目的，同時(shí)也滿足了環(huán)境衛(wèi)生和勞動(dòng)保護(hù)方面的要求。反觀在國(guó)內(nèi)從八十年代末開始應(yīng)用，開始應(yīng)用的時(shí)間不算很晚，但是由于國(guó)內(nèi)對(duì)鑄鋼件的質(zhì)量要求不高,并且水玻璃砂的成本較低，堿性酚醛樹脂砂工藝沒有得到很好的推廣，還不能算是一種很成熟的工藝。因此國(guó)內(nèi)的鑄鋼件生產(chǎn)使用堿性酚醛樹脂砂工藝的也比較少，這也是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的鑄鋼件普遍質(zhì)量不好的原因之一。出口鑄鋼件占生產(chǎn)鑄鋼件的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于出口鑄鐵件占生產(chǎn)鑄鐵件的比例。隨

5、著世界貿(mào)易范圍的不斷擴(kuò)大，許多發(fā)達(dá)國(guó)家在全球范圍內(nèi)采購(gòu)鑄鋼件。但是由于我們國(guó)家生產(chǎn)的鑄鋼件普遍質(zhì)量不好，因此占有的市場(chǎng)份額有限?，F(xiàn)在如果我們積極推廣使用堿性酚醛樹脂砂工藝生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的鑄鋼件，不僅使自己產(chǎn)品質(zhì)量能夠得到提升，爭(zhēng)強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力；同時(shí)可以大量出口帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 三、堿性酚醛樹脂砂工藝與Co2硬化水玻璃砂工藝的對(duì)比下面就我公司目前和以前使用的兩種造型制芯工藝做一個(gè)詳細(xì)的對(duì)比，希望能夠讓大家對(duì)這兩種工藝的優(yōu)劣有一定的了解，為以后的工藝選擇提供一些參考。四、堿性酚醛樹脂砂在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用在實(shí)際應(yīng)用過程中，感覺到堿性酚醛樹脂砂工藝確實(shí)比水玻璃砂工藝先進(jìn)的多。但是不可避免的也存

6、在一些問題，由于國(guó)內(nèi)堿性酚醛樹脂砂工藝的應(yīng)用不是很成熟，因此有些問題從工具書上尋找不到解決的辦法，只好自己嘗試解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各種問題。對(duì)于每個(gè)使用堿性酚醛樹脂砂工藝生產(chǎn)鑄鋼件的公司，由于生產(chǎn)鑄鋼件的種類重量以及實(shí)際生產(chǎn)條件的不同，同一個(gè)問題的解決辦法也不近相同。同樣有時(shí)一種問題有幾種解決的辦法，這時(shí)就需要根據(jù)自身的生產(chǎn)條件選擇最適合可行的，這樣即可以解決問題，同時(shí)又可以使得成本增加的最少。 下面就我們公司如何解決在實(shí)際應(yīng)用過程中遇到的一些問題做一下詳細(xì)的講解。這些問題的解決辦法是根據(jù)我們公司現(xiàn)有的生產(chǎn)條件制定出來的。有一些方法并不是最佳的，只能說是最適合我們公司生產(chǎn)的產(chǎn)品及生產(chǎn)條件。對(duì)其

7、它鑄鋼件公司遇到的相同問題，我們公司的解決方法不一定適用，但也許能夠起到一定的借鑒，從而找出自己的解決辦法。 1.舊砂的再生利用率 根據(jù)相應(yīng)的資料顯示，日本習(xí)慣采用強(qiáng)力再生，樹脂殘留膜經(jīng)多次強(qiáng)力摩擦而剝落，再生回用率達(dá)90%。山推鑄鋼公司確定砂再生設(shè)備生產(chǎn)能力時(shí)，為了達(dá)到90%的再生回用率，采用了四級(jí)離心再生方式。最初回用率完全達(dá)到了90%，但是再生砂的使用強(qiáng)度低，作為背砂使用時(shí)經(jīng)常發(fā)生沉箱、塌箱的現(xiàn)象。經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)分析后發(fā)現(xiàn)，再生砂中粒形過細(xì)的砂及含塵量偏大，消耗一部分樹脂固化劑，從而影響砂型強(qiáng)度。后來對(duì)再生設(shè)備進(jìn)行了改造。增強(qiáng)了去除粒形過細(xì)的砂及塵的效果，使得再生砂的使用強(qiáng)度得到了很大的

8、提高，基本滿足了生產(chǎn)要求。這時(shí)的再生回用率是85%。由于我們公司使用的原砂是破碎擦洗砂，可能再生時(shí)對(duì)粒度的影響較大，因此感覺舊砂再生回用率在85%時(shí)，使用效果還算理想。由此得出的結(jié)論是：不能太過于追求舊砂再生回用率。原砂來源是破碎砂時(shí)，85%的再生回用率應(yīng)該是比較理想的。原砂來源是海砂時(shí)，再生回用率也許能更高一些。 2.影響樹脂固化劑加入量的幾方面因素 .原砂的粒度：原砂的粒度過于集中、偏細(xì)導(dǎo)致樹脂固化劑消耗增加。通過對(duì)不同粒度的組合進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，將原砂粒度組成由原來的40/70目調(diào)整為30/70目，使得原砂的粒度組成相對(duì)分散、粗細(xì)搭配均勻，對(duì)樹脂固化劑加入量的降低起到了一定的作用。 .再生砂

9、的含塵量、灼減量： 再生砂的含塵量、灼減量的多少直接影響了使用時(shí)樹脂固化劑的加入量。樹脂固化劑加入量太多的話對(duì)再生效果也產(chǎn)生不好的影響，形成惡性循環(huán)。因此再生后的含塵量、灼減量越低越好。目前我們公司把再生砂的含塵量、灼減量控制在很低的范圍以內(nèi)，滿足正常生產(chǎn)使用時(shí)需要加入的樹脂固化劑的量不是很高，基本上處于一種穩(wěn)定的循環(huán)狀態(tài)。 3.砂溫與環(huán)境溫度的差異對(duì)生產(chǎn)的影響 在冬季生產(chǎn)的時(shí)候，如果砂溫與環(huán)境溫度的溫差超過15，將導(dǎo)致砂型的硬化速度不一樣，容易導(dǎo)致沉箱砂眼等缺陷。所以應(yīng)該盡量使砂溫與環(huán)境溫度保持一致。如果做不到一致，也應(yīng)該使砂溫與環(huán)境溫度的差異保持在15以內(nèi)。 4.固化劑配比的準(zhǔn)確性 堿性酚

10、醛樹脂砂工藝其中一個(gè)比較大的優(yōu)點(diǎn)是不需要改變樹脂固化劑的加入量，根據(jù)溫度的變化改變不同固化劑的對(duì)比就可以實(shí)現(xiàn)固定的可使用時(shí)間和起模時(shí)間。我們公司目前主要使用圣泉公司提供的樹脂和固化劑，固化劑有快速、中速、慢速三種型號(hào)。根據(jù)一年四季的砂溫的變化，需要不斷調(diào)整三種固化劑的對(duì)比。因?yàn)槲覀児居袃蓷l造型線，一線上的混砂機(jī)是進(jìn)口意大利IMF公司的，二線的混砂機(jī)是國(guó)產(chǎn)的。通過兩條線的生產(chǎn)情況發(fā)現(xiàn)了一些差異：意大利IMF公司生產(chǎn)的混砂機(jī)具有自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，使用起來使得固化劑的快慢對(duì)比能夠與砂溫準(zhǔn)確的適應(yīng)，從而使得一線生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)正常穩(wěn)定。國(guó)產(chǎn)的混砂機(jī)普遍沒有自動(dòng)調(diào)節(jié)固化劑快慢對(duì)比的功能，使得固化劑的快慢對(duì)比不能很

11、好地與砂溫適應(yīng)，手動(dòng)調(diào)節(jié)比較麻煩，而且也不很準(zhǔn)確-可使用時(shí)間、固化速度不穩(wěn)定，對(duì)砂型強(qiáng)度有影響。通過07年的山東鑄協(xié)會(huì)議了解到圣泉公司開發(fā)了一種“A+B+C”固化劑自控儀，自控儀可根據(jù)砂溫的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)固化劑配比，可實(shí)現(xiàn)在砂溫變化下固化速度基本穩(wěn)定。通過與圣泉公司的聯(lián)系交流，在圣泉公司的積極配合下已安裝完成，目前正在使用中，二線的生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)也正常穩(wěn)定。 5.使用堿性酚醛樹脂砂工藝生產(chǎn)鑄鋼件容易出現(xiàn)的一些質(zhì)量問題 .再生砂的使用對(duì)鑄鋼件質(zhì)量的影響： 適合鑄鋼件生產(chǎn)的幾種砂工藝中，堿性酚醛樹脂砂最大的優(yōu)點(diǎn)是可再生回用，使用得當(dāng)可以有效地降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。與水玻璃砂工藝相比，堿性酚醛樹脂砂工

12、藝不容易產(chǎn)生粘砂、砂眼缺陷。但是如果對(duì)堿性酚醛樹脂砂使用不當(dāng)，同樣容易產(chǎn)生粘砂、砂眼缺陷。一般情況下，舊砂再生后混入一定量的新砂完全可以當(dāng)作新砂使用。但是對(duì)于某些散熱性較差的產(chǎn)品則最好用新砂當(dāng)面砂使用。因?yàn)橐话闱闆r下砂芯形成的鑄鋼件部位散熱效果都不好，所以制芯全部使用新砂。因?yàn)闃渲鞍l(fā)熱量大，必須使用涂料刷涂，才能夠有限防止粘砂、砂眼等缺陷的大量產(chǎn)生。有的產(chǎn)品甚至需要用涂料刷涂2-3次。 .樹脂砂發(fā)熱量大對(duì)鑄鋼件質(zhì)量的影響： 由于樹脂砂的發(fā)熱量大，在鑄造過程中會(huì)增大鑄鋼件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中有拐角的地方的熱節(jié)。如果拐角處半徑尺寸小的話，很容易產(chǎn)生裂紋、表面縮松、粘砂等缺陷。針對(duì)這類問題可以有好幾種解決方

13、法。一是適當(dāng)增大拐角處半徑尺寸；二是使用外冷鐵；三是可在拐角處使用散熱效果好的鋯砂或鉻礦砂當(dāng)面砂使用；以及其它的解決方法。以上方法都在使用，有的時(shí)候是多種方法同時(shí)使用，以達(dá)到消除缺陷的目的。 .樹脂砂的熱塑性對(duì)鑄鋼件質(zhì)量的影響：我們公司生產(chǎn)的鑄鋼件中有許多挖掘機(jī)上使用的軸座類產(chǎn)品，在最初的生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)普遍存在以下問題：一是軸孔加工后發(fā)現(xiàn)表面裂紋；二是鑄件內(nèi)腔尺寸普遍偏大，有些尺寸偏大已嚴(yán)重影響了產(chǎn)品在挖掘機(jī)上的使用。經(jīng)過分析分析是砂芯的退讓性差造撐的。同樣的針對(duì)裂紋問題可以有幾種解決方法。一是在芯砂中加入一定量的填充物；二是使用退讓性好的Co2硬化的樹脂砂；三是使用覆膜砂制做殼芯；以及其它的解決方法。這幾種方法都在使用，效果都不錯(cuò)。針對(duì)尺寸偏差問題就只能是局部增加工藝補(bǔ)正量，也較好的解決了問題。 任何一種工藝在實(shí)際生產(chǎn)使用中，都會(huì)產(chǎn)生許多問題。有很多問題只要積極地去解決，都能夠找到解決的方法。我們公司使用堿性酚醛樹脂砂工藝生產(chǎn)鑄鋼件已經(jīng)將近三年了，在期間碰到了許多問題，也解決了很多問題。其它使用堿性酚醛樹脂砂工藝生產(chǎn)鑄鋼件的公司肯定