樹脂砂鑄造工藝全面解析

一、樹脂砂鑄造過程中常見問題解析由于自硬樹脂砂鑄造具有生產(chǎn)出的鑄件表面質(zhì)量好、尺寸精度高、廢品率低，適用范圍廣、對工人技術(shù)水平要求低，大大減輕了工人的勞動強度和改善工作環(huán)境等優(yōu)點，因此國內(nèi)越來越多的公司（或企業(yè)）選擇自硬樹脂砂鑄造手段。雖然自硬樹脂砂鑄造技術(shù)已經(jīng)成熟，但在生產(chǎn)過程中仍然存在許多問題。在自硬樹脂砂鑄造生產(chǎn)過程中，需要注意以下幾個問題。一、要經(jīng)常注意設(shè)備的運行情況設(shè)備運行情況的好壞，直接影響著鑄造生產(chǎn)成本和鑄件質(zhì)量，因此，在鑄造生產(chǎn)中，要經(jīng)常注意設(shè)備的運行情況，發(fā)現(xiàn)運行異常及時分析解決，著重應(yīng)注意以下兩方面：1、要注意除塵設(shè)備的運行。除塵設(shè)備的好壞，直接影響著再生砂的再生成本和鑄件質(zhì)量，在鑄造生產(chǎn)中，除塵設(shè)備運行出現(xiàn)異常往往不易發(fā)現(xiàn)，但如果除塵設(shè)備的除塵效果不好，不但影響著工作環(huán)境、污染空氣，更重要的是影響著再生砂的微粉含量，其直接結(jié)果是導(dǎo)致混砂時樹脂加入量的增加和由于透氣性差造成鑄件廢品率增多。2、要注意混砂設(shè)備的運行。混砂機是否能夠正常運行，直接影響著混砂的質(zhì)量，其中液料（樹脂、固化劑）的加入量最為關(guān)鍵。一般情況下，樹脂的加入量是靠控制齒輪泵電機的電壓、固化劑的加入量是靠控制隔膜泵電機的電壓來實現(xiàn)的，由于季節(jié)、天氣的變化，造成液料粘度的變化，在相同電壓的情況下，液料的加入量會產(chǎn)生波動，且固化劑易產(chǎn)生結(jié)晶，造成閥及管道堵塞，因此，應(yīng)每班對液料管道進行清理，每周對液料的加入量進行檢測，以確保液料加入量的準確。二、要注意制定的生產(chǎn)工藝的正確性及合理性生產(chǎn)工藝制定的合理與否，直接影響著鑄件的成品率、鑄件質(zhì)量和鑄造成本，在制定生產(chǎn)工藝時，主要應(yīng)注意以下幾項：1、確定合適的再生砂的LOI值LOI值即灼燒減量是衡量再生砂的脫膜率的重要指標，也是與型砂的發(fā)氣量及鑄件產(chǎn)生氣孔類缺陷密切相關(guān)的指標，鑄鐵件一般采用呋喃樹脂砂生產(chǎn)，實踐證明LOI值控制在3％左右完全可以滿足生產(chǎn)要求，而過分降低LOI值意義不大。2、確定合適的鑄造工藝參數(shù)（1）確定合適的終強度一般地，樹脂砂混制好后，經(jīng)過24小時左右的自行硬化，便可達到最高強度即終強度。由于各企業(yè)的生產(chǎn)條件和生產(chǎn)規(guī)模不同，造成從造型到澆注之間的時間間隔不一定超過24小時，因此終強度的確定應(yīng)因企業(yè)而定。規(guī)模較小、實行幾天一爐制的企業(yè)，可采用24小時終強度標準；鑄型固化時間不超過的24小時的企業(yè)，以澆注前所達到的強度為終強度標準。同時，在生產(chǎn)中還要克服兩方面的傾向：一方面為保證質(zhì)量而盲目提高強度，使鑄造成本提高，造成浪費；另一方面就是為保成本而壓低強度，結(jié)果造成質(zhì)量不穩(wěn)、波動范圍大，使鑄件質(zhì)量受原材料和操作者的影響較大。（2）確定合適的砂鐵比自硬樹脂砂由于其強度高、固化后起模、分型面平整，因此其吃砂量比粘土砂的要小，但其砂鐵比也有一定要求。如果鑄造砂鐵比太高，生產(chǎn)過程中既浪費樹脂和固化劑又會產(chǎn)生較大的廢砂塊，使再生機負擔(dān)加重，脫膜率降低，LOI值升高，鑄件產(chǎn)生氣孔的可能性增大；如果砂鐵比太低，澆注時容易產(chǎn)生跑火，鑄件容易產(chǎn)生變形。根據(jù)我們的經(jīng)驗，砂鐵比應(yīng)選擇為2.2~3：1。（3）確定合適的澆注系統(tǒng)呋喃樹脂砂的熱穩(wěn)定性較差，有資料介紹，樹脂砂中樹脂的加入量在1.4％－1.6％時，其熱穩(wěn)定性最好，但在一般情況下，樹脂加入量在1.2％左右，因此，澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則為在樹脂的熱穩(wěn)定性時間內(nèi)確保金屬液快速、平穩(wěn)地充滿鑄型型腔，所以，在確定澆注系統(tǒng)時，應(yīng)盡量采用陶瓷管，并使內(nèi)澆口多而分散。三、要注意原材料的選擇原材料的選擇對鑄造生產(chǎn)有較大影響，因為原材料的好壞，一方面影響著鑄件質(zhì)量，另一方面影響著各種材料的加入量和消耗量。為此，應(yīng)從以下幾方面考慮：1、原砂的選擇原砂分為普通砂、水洗砂、擦洗砂等幾類，由于擦洗砂中含泥量已經(jīng)很少，故可大大減少樹脂的浪費，應(yīng)優(yōu)先選擇，其次選水洗砂，但決不能使用未經(jīng)處理的原砂。選擇型砂時，一要遵循就近選擇的原則，減少運輸成本，二要盡量選用角形系數(shù)低的原砂。2、樹脂的選擇樹脂的選擇，直接影響著鑄造質(zhì)量。如果選擇了質(zhì)量較差的樹脂，不但增加了樹脂的加入量，而且影響了型砂的質(zhì)量，造成鑄件廢品增多，因此對原材料的選擇，不能只根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)數(shù)據(jù)確定，而應(yīng)對生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)過程及質(zhì)量控制手段有所了解，并盡量自己對樹脂的各項指標進行檢驗或請有關(guān)的有較好信譽的檢驗部門進行檢驗，或借鑒同類使用廠家的經(jīng)驗，或選擇信譽較好的知名大企業(yè)的產(chǎn)品。3、其它原材料的選擇其它原材料包括固化劑、涂料、粘結(jié)劑、脫模劑、封箱泥條等，這些原材料的選擇，既要考慮其質(zhì)量問題，又要考慮其與主要材料的匹配如采購、運輸方便等問題。因為這些原材料對鑄件質(zhì)量的影響不是主要的，但對鑄造成本的影響也不容忽視，如固化劑加入量的不同，不但由于影響造型過程的生產(chǎn)效率而影響生產(chǎn)成本，而且還影響材料費用。總之，只要注意了以上幾方面，不但生產(chǎn)出滿足客戶要求的鑄件，而且能夠降低鑄造成本，給企業(yè)帶來發(fā)展和效益。二、樹脂砂鑄造生產(chǎn)全工藝流程淺談為規(guī)范樹脂砂鑄造的生產(chǎn)過程，嚴格執(zhí)行操作工藝，減少因違反工藝或操作不當產(chǎn)生的廢品和降低的鑄件生產(chǎn)成本，特制定本生產(chǎn)操作工藝規(guī)程。本工藝規(guī)程適用于公司內(nèi)所有樹脂砂鑄件的生產(chǎn)全過程和與之相關(guān)的各類操作人員。下面節(jié)選一部分供大家參考閱讀。工藝規(guī)程3.1主要原材料的技術(shù)要求或規(guī)格3.1.1原砂（天然石英砂）粒度：40/70目（中大件）或50/100目（一般件）；化學(xué)成分：SiO2>90%、含泥量<0.2%~0.3%、含水量<0.1~0.2%；微粉含量(140目篩以下)≤0.5~1.0%、耗酸值<5ml、灼減量<5、粒型：圓形或多角形。3.1.2再生砂灼減量<3.0%；耗酸值<2.0ml；PH值<5；200目篩底盤<1%；底盤量<0.2%；含水量<0.2%；粒形：圓形。3.1.3呋喃樹脂含氮量2.0~5.0%；24h抗拉強度>1.5MPa；游離甲醛<0.3%；粘度<60mPa.s；密度1.15~1.25g/cm3；游離酚<0.3%。3.1.4固化劑采用有機磺酸固化劑，其黏度一般控制在<200mPa.s，水不溶物的含量<0.1%，同時冷凍和隨后的溶解之間要有可逆性。為了保證穩(wěn)定的型砂可使用時間和硬化速度，可選用“a+b”固化劑或根據(jù)季節(jié)不同選用不同酸度型號的固化劑。3.1.5涂料采用醇基涂料。要求涂料的固體含量高，粉料粒度細，粉料及黏結(jié)劑的耐火度高，抗爆熱能力強等。具體工藝性能要求有：密度1.25~1.35g/cm3；黏度6~7s；懸浮性（2h）>97%；涂刷性、流平性、滲透性、抗裂性要好，涂層強度要高。對于表面球化有深度要求的鑄件，應(yīng)采用氧化鎂涂料。3.2操作工藝規(guī)程3.2.1再生砂準備根據(jù)樹脂砂再生設(shè)備的要求和工藝流程進行操作，獲得滿足工藝要求的再生砂。特別要注意控制好進入混砂機時的再生砂的溫度，最好在25-35℃。3.2.2砂、樹脂、固化劑加入量的調(diào)整（１）混砂機的流量測定根據(jù)混砂機的設(shè)定要求，在正常的生產(chǎn)情況下，至少每四天進行一次流量測定。分別對相同時間內(nèi)砂、樹脂、固化劑的流量進行稱量，掌握時間流量。并先將砂流量按混砂機的公稱流量進行調(diào)整。（２）樹脂量的調(diào)整根據(jù)砂流量調(diào)整樹脂的加入量，樹脂加入量一般控制在型砂重量的0.8~1.2%，厚大件取上限，中小件取下限。（３）固化劑量的調(diào)整固化劑加入量在正常情況下與砂溫和車間環(huán)境溫度有關(guān)，一般控制在樹脂加入量的30~50%，高溫時取下限，低溫時取上限。放砂時間長的大件固化劑加入量取下限，以保證樹脂砂有足夠的可使用時間。（４）混砂機的調(diào)整與準備嚴格按《混砂機操作規(guī)程》進行設(shè)備的日常維護保養(yǎng)，特別是要及時清理攪籠內(nèi)的葉片和內(nèi)壁。每天放砂前應(yīng)將樹脂，固化劑泵單獨循環(huán)1~2分鐘，并注意檢查固化劑加入孔是否有結(jié)晶堵塞現(xiàn)象。3.2.3模具整理與檢查①了解所生產(chǎn)鑄件的工藝要求，熟悉工藝文件和工藝裝備。②檢查模具芯盒是否齊全，清除模具芯盒表面存在的多余殘留堆積物。③檢查模具芯盒是否存在缺角、變形，尺寸是否符合圖紙要求；檢查活塊、澆冒口是否殘缺。④檢查定位銷、孔配合是否合適；模具的起模裝置及吊運裝置的安裝是否合適。⑤檢查模底板是否平直，大小是否符合要求。金屬平板的安裝必須平整、四角墊平，并保證在一水平面上。木質(zhì)底板的模具必須放在金屬平板上造型，造型前應(yīng)檢查底板與金屬平板結(jié)合面之間是否有雜物。⑥砂箱大小是否合適，吊耳是否牢靠可用，大型砂箱是否有裂紋等缺陷。⑦準備所需要烘烤的冷鐵，芯撐(冷鐵、芯撐烘烤后必須冷卻至室溫才能使用)起模吊運工具、通氣繩、填砂的用的砂塊。所用冷鐵表面最好經(jīng)過加工或毛坯表面無缺陷，一般厚大件冷鐵使用不得超過3次，薄壁件不得超過5次。⑧所有模具，芯盒均刷好脫模劑后使用。3.2.4加砂與舂實①冷鐵、活塊、澆冒口模樣，以及泥芯的出氣必須根據(jù)工藝要求正確擺放。②啟動除塵器后開動混砂機，單攪籠混砂機應(yīng)注意先去掉頭砂后再進行放砂操作。③中小件可以從模樣上放砂，放砂時應(yīng)注意防止冷鐵和活塊的移動，并注意拐角、凹槽部位用木棒搗實，其他部位也得用木棒均勻搗實，特別要防止靠近模樣部位的型砂局部松散。④大型鑄件應(yīng)從砂箱某一角開始放砂，并注意適當調(diào)整固化劑的加入量，延長樹脂砂的可使用時間。要邊放砂邊搗實，從砂箱一角逐漸沿模具其它方向連續(xù)擴展，直至放滿整個砂箱。對于大空間砂箱，樹脂砂可隨模樣形狀放置一定厚度，一般控制在150~200mm(不填砂塊情況下),必須保證澆口、冒口、出氣孔部位的樹脂砂達到工藝要求的高度，澆冒口、出氣孔部位的高度可用冒口圈等達到工藝要求。⑤放砂結(jié)束時，應(yīng)注意尾砂不得放在澆冒口、出氣孔部位，只能放在不重要的地方。⑥由于樹脂砂的流動性非常好，舂實只要求速度快，但不必過分用力。拐角、凹槽等部位必須要舂實。⑦待砂放滿后，刮平砂箱和芯盒并氣針扎氣孔。對于厚大件、墻板件等在蓋箱上造型時必須認真扎好通氣孔，并控制離模樣30~50mm的距離，不能扎透。3.2.5加砂塊或其他填充物由于樹脂砂成本較高，為進一步降低成本可用廢砂塊或其他填充物填實砂箱不重要的空間，但應(yīng)注意如下幾個問題:①模樣表面要舂實，填砂厚度超過模樣100mm時，方可加砂塊或其他填充物。②無陶瓷管的直澆口附近、橫澆道附近、出氣孔附近、要求砂型強度高的厚壁鑄件等部位不得放置砂塊。③填充砂塊間不得有空隙，應(yīng)搗實。填充砂塊的塊度不得過大或過小，應(yīng)根據(jù)不同產(chǎn)品的大小，控制在50~200mm之間。樹脂砂造型對模具工藝的要求（樹脂砂生產(chǎn)線）:與粘土砂相比，樹脂砂鑄件的外觀質(zhì)量依賴于模具的質(zhì)量，因而樹脂砂對模具的質(zhì)量要求較高。模具工藝時使其較好的適應(yīng)樹脂砂造型的需要，主要在以下幾個方面：加工余量：硬化后的樹脂砂鑄型有較好的剛度和較高的尺寸精度，且不易變形，所以在選擇工藝參數(shù)時，可以選取較小的機械加工余量，從而減少金屬溶液的消耗和機械加工的成本，從而可以提高鑄件的尺寸精度。拔模斜度：樹脂砂在起模時已具有一定的硬化強度，較小的退讓性，較大的摩擦力，若采用敲擊的方法起模，容易損壞模具，同時樹脂砂的可修補性差，起模時，若受到破壞，較難修補。采用樹脂砂造型時，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實際和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)加大模具的拔模斜度，能順利的起模，得到質(zhì)量隨著市場對鑄件產(chǎn)品外觀質(zhì)量要求的不斷提高，樹脂砂鑄件在品質(zhì)上的優(yōu)勢，必將日益受到重視，樹脂砂這一鑄件生產(chǎn)工藝，也必將得到迅速的發(fā)展和普及。模具的表面粗糙度：模具表面的粗糙度對樹脂砂鑄件的表面粗糙度起決定性的作用，因而盡量降低模具表面粗糙度，是獲得高品質(zhì)鑄件的重要措施.三、樹脂砂鑄造降本增效最重要的三方面要降低樹脂砂鑄造成本，可以從設(shè)備、原材料、生產(chǎn)工藝等幾方面考慮。一、選擇合適的自硬樹脂砂生產(chǎn)設(shè)備是降低樹脂砂鑄造成本的前提在選擇樹脂砂生產(chǎn)設(shè)備時，不但要考慮本企業(yè)的實際情況，選擇適當價位的設(shè)備，更應(yīng)考慮設(shè)備的運行成本，主要應(yīng)考慮以下幾條：1、要重視除塵設(shè)備的選擇在選擇生產(chǎn)設(shè)備時，大多數(shù)企業(yè)往往比較注重混砂設(shè)備和再生設(shè)備的質(zhì)量，而忽略了除塵設(shè)備的質(zhì)量。其實，除塵設(shè)備的好壞，直接影響著再生砂的質(zhì)量和成本，如果除塵設(shè)備的除塵效果不好，不但影響著工作環(huán)境、污染空氣，更重要的是影響著再生砂的微粉含量，其直接結(jié)果是導(dǎo)致混砂時由于樹脂加入量的增加而加大生產(chǎn)成本。2、要考慮設(shè)備的可靠性及其維護費設(shè)備生產(chǎn)廠家的加工手段、裝配水平及設(shè)備配置水平?jīng)Q定了其生產(chǎn)出設(shè)備的可靠性，如果設(shè)備的可靠性差，設(shè)備出現(xiàn)故障的概率就大，更換設(shè)備零部件的次數(shù)就增加，設(shè)備的利用率就降低了，這樣，不但增加了維修工人的工作量，增大設(shè)備的維護費，而且還降低了生產(chǎn)效率，增加了生產(chǎn)成本。3、要考慮設(shè)備的能源消耗在滿足工藝要求的前提下，盡量減少裝機容量，避免大馬拉小車現(xiàn)象，充分利用固有資源，減少不必要的能源浪費，實現(xiàn)設(shè)備利用滿負荷化和能源利用最大化，增加企業(yè)效益和社會效益。二、制定正確合理的生產(chǎn)工藝是降低樹脂砂鑄造成本的關(guān)鍵生產(chǎn)工藝制定的合理與否，直接影響著鑄件的成品率、鑄件質(zhì)量和鑄造成本，在制定生產(chǎn)工藝時，主要應(yīng)確定好以下幾項：1、確定合適的再生砂的LOI值LOI值即灼燒減量是衡量再生砂的脫膜率的重要指標，也是與型砂的發(fā)氣量及鑄件產(chǎn)生氣孔類缺陷密切相關(guān)的指標，鑄鐵件一般采用呋喃樹脂砂生產(chǎn)，實踐證明LOI值控制在3%左右完全可以滿足生產(chǎn)要求，而有的企業(yè)要求將LOI值控制在2.5%以下，要達到這一目的，就必須再增加設(shè)備、或增加砂再生次數(shù)、或多補加新砂，這無疑會增加設(shè)備投資和再生成本及原材料成本。我公司在生產(chǎn)過程中，逐步將LOI值控制指標由3%左右放寬到4%左右，由于工藝及管理得當，并沒有因為LOI值的改變而影響鑄件的質(zhì)量指標。2、確定合適的鑄造工藝參數(shù)(1)確定合適的終強度一般地，樹脂砂混制好后，經(jīng)過24小時左右的自行硬化，便可達到最高強度即終強度。由于各企業(yè)的生產(chǎn)條件和生產(chǎn)規(guī)模不同，造成從造型到澆注之間的時間間隔不一定超過24小時，因此終強度的確定應(yīng)因企業(yè)而定。規(guī)模較小、實行幾天一爐制的企業(yè)，可采用24小時終強度標準；鑄型固化時間不超過的24小時的企業(yè)，以澆注前所達到的強度為終強度標準。同時，在生產(chǎn)中還要克服兩方面的傾向：一方面為保證質(zhì)量而盲目提高強度，使鑄造成本提高，造成浪費；另一方面就是為保成本而壓低強度，結(jié)果造成質(zhì)量不穩(wěn)、波動范圍大，使鑄件質(zhì)量受原材料和操作者的影響較大。各企業(yè)應(yīng)根據(jù)本身的情況確定合適的終強度，從而達到在保證鑄件質(zhì)量的前提下最大限度地節(jié)約樹脂和固化劑，降低鑄造成本。(2)確定合適的砂鐵比自硬樹脂砂由于其強度高、固化后起模、分型面平整，因此其吃砂量比粘土砂的要小，但其砂鐵比也有一定要求。如果鑄造砂鐵比太高，生產(chǎn)過程中既浪費樹脂和固化劑又會產(chǎn)生較大的廢砂塊，使再生機負擔(dān)加重，脫膜率降低，LOI值升高，鑄件產(chǎn)生氣孔的可能性增大；如果砂鐵比太低，澆注時容易產(chǎn)生跑火，鑄件容易產(chǎn)生變形。根據(jù)我們的經(jīng)驗，砂鐵比應(yīng)選擇為2.2~3：1。(3)確定合適的造型工藝鑄件成品率的高低，直接影響著鑄造成本，合適的造型工藝不但能夠保證鑄件質(zhì)量，更能夠降低鑄造成本，減少鑄件廢品率是降低鑄造成本最明顯最直接的措施之一。在確定造型工藝時，盡量制作專用砂箱、箱壁多留氣孔，模型做實樣、采用模板造型，澆注系統(tǒng)采用陶瓷管、內(nèi)澆口采取多而分散，涂料涂刷均勻、不漏涂，多設(shè)出氣冒口、保證型芯排氣順暢。三、正確選擇原材料是降低樹脂砂鑄造成本的基礎(chǔ)。原材料的選擇對鑄造成本有較大影響，這一點已得到絕大多數(shù)同行們的認可，因為原材料的好壞，一方面影響著各種材料的加入量和消耗量，另一方面影響著鑄件的質(zhì)量指標。1、原砂的選擇原砂分為普通砂、水洗砂、擦洗砂等幾類，由于擦洗砂中含泥量已經(jīng)很少，故可大大減少樹脂的浪費，應(yīng)優(yōu)先選擇，其次選水洗砂，但決不能使用未經(jīng)處理的原砂。擦洗砂本身的價格不高，一般為50元/t至70元/t，但其運費較高，如我公司購買大林某砂廠的擦洗砂為65元/t，但運到公司，總費用為280元/t。選擇型砂時，一要遵循就近選擇的原則，這樣一方面可減少昂貴的運費，另一方面可保障供應(yīng)，不影響生產(chǎn)。二要盡量選用角形系數(shù)低的原砂。同時，由于各擦洗砂生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)水平和設(shè)備裝備水平不