冷硬树脂砂铸铁件生产技术资料汇编 2008.3.15..doc

冷硬树脂砂铸铁件生产技术资料汇编 2008.3.15. 芜湖市容川机电科技有限公司（241206） 俞四清供生产企业参考一、 造型用原材料及配比1、 树脂砂用原材料技术条件树脂砂由原砂、树脂粘结剂、酸催化剂等基本组分配制而成。1.1原砂1.1.1 一般采用天然硅砂（擦洗砂或擦磨砂）应着重下列技术指标：序号 项目 技术指标 备注1 SiO2含量 90% 2 含泥量 0.3% 一般控制在0.2%3 细分含量 后晒残留量 H前筛残留量后晒残留量粒度分组代号例：ZQS90-30Q-15 ZQS90-30H-151.1.2经过擦洗处理，干燥的原砂，应妥为存放，以免吸湿返潮或杂质污染，特别防止碳酸钠等碱性物质混入。1.2 树脂粘结剂1.2.1 树脂的常规要求（见表）序号 项目 技术指标 备注1 粘度（20）70厘泊 300CP2 游离甲醛 0.5%3 水分 5%4 比重 1.1-1.2g/cm35 糠醇 75% 6 含氮量 3-6% 铸铁厚壁大件、复杂芯，含氮量3%7 PH值 6.5-7.08 外观 红色半透明液体*使用再生旧砂，采购树脂含氮量（铸铁件）应 3%；树脂随着含氮量增加，含游离甲醛增加，水分增加。1.2.2 为了提高粘结强度和抗湿性，在树脂中宜加入KH550硅烷 KH550加入量为树脂质量（习惯称重量）的0.1-0.3%。加入方法是将定量的硅烷加入树脂内，搅拌均匀，静置4小时后使用，保存时间不宜太长，以免是强化效果降低。1.2.3树脂存放在低温处，且不可雨淋或放置在易着火的地方。1.3 酸催化剂（又称固化剂）1.3.1含氮量较低的树脂所用催化剂均为有机磺酸催化剂，常用的有甲苯磺酸（对甲苯和二甲苯磺酸）及苯磺酸。常规要求（见表）固化剂常规要求序号 项目 技术指标 备注 固体 液体1 固化物含量 90% 59%2 游离硫酸 3% 2.5% 3 不溶物 0.1%4 比重 1.15-1.2035 总酸度(以H2SO4计) 夏天18.0-20.0% 又称4# 冬天25.0-27.0% 又称 9#6 外观 深色油状液体7 一般酸度要求 工厂份夏、春、秋三季 夏季18-21% 春季23-26% 冬季27-23% *总酸度20%游离酸度4%，用于环境10以上；总酸度20%游离酸度4%，用于环境10以下。1.3.2 晶体有机磺酸可用水或酒精作溶剂配成溶液使用。1.4 树脂自硬砂的配制1.4.1 树脂砂应控制的主要工艺性能有终强度、可使用时间和脱（起）模时间。 终强度：树脂自硬砂试样（或砂芯砂型）硬化24小时所获得的强度。 可使用时间：有的称可用期，指树脂自硬砂从卸砂起搁置到仍能制出合格砂芯、砂型的那段时间间隔。测试方法是卸砂后每隔一定时间（例如10分钟）制作试样，直至松散的树脂砂不能制作试样为止，将这些试样放置4h，测其强度，并在卸砂后未经搁置但已放置24h的试样强度进行比较，以强度下降20%的试样自卸砂时算起的搁置时间，作为该种树脂砂的可使用时间。脱模时间：树脂自硬砂从卸砂算起到可以满意地将砂芯从芯盒中取出或将模样从砂型中拔出的那一时刻止所经历的时间。1.4.2 树脂自硬砂的可使用时间与脱模时间有一定的比例，其比值与树脂粘结剂的性能有关，一般约为1:2-3.强化催化剂的作用，可以缩短脱模时间，但可使用时间相对缩短，终强度也随之降低。故考虑工艺性能，三者要同时兼顾。1.4.3 铸铁件树脂砂工艺性能（见表）序号 项目 技术指标 备注1 常温抗拉 10kg/cm2 指树脂加入量1%在24h后的强度2 高温压强 3 kg/cm2（1000 2min）3 发气量 10ml/g（850）4 成长抗拉强度 1.510kg/cm2-1h 3kg/cm2-2h 10kg/cm2-24h*铸铁件一般可取：型砂0.6-0.8MPa芯砂0.8-1.0MPa复杂芯砂1.6-2.0MPa，有色金属铸件用型砂、芯砂其终强度应适当降低。1.5 主要工艺性能的影响因素1.5.1 树脂加入量增加，终强度随之增加，但树脂加入量过多时，终强度虽然增加，而比强度却降低。1.5.2 酸催化剂加入量对终强度有一最佳值。加入量过多过少都将降低终强度，并将缩短或延长脱模时间，催化剂的加入量一般为树脂加入量的30-50%。1.5.3 环境温度（含砂温）增高，树脂自硬砂硬化速度增加。温度上升或下降8，可使用时间和脱模时间减半或延长一倍。1.5.4 环境相对湿度（含原砂湿度）增加，树脂自硬砂硬化速度减慢，终强度一般要降低。1.6 配方及其调整1.6.1 树脂砂基本配方原砂（全新砂） 100%树脂粘结剂 0.8-1.4%(以原砂质量为准)酸催化剂 30-50%(以树脂质量为准)树脂自硬砂（工厂使用配方）再生砂 80-90%新原砂 20-10%树脂粘结剂 0.8-1.2%(以砂质量为准)酸催化剂 30-50%(以树脂质量为准)1.6.2环境相温度每上升或下降10，催化剂应减少或增加0.5-1.0%，增加 (以树脂质量为准)。如相对温度同时增加，催化剂应略为增加，一般按环境温度变化5为一调整间隔。1.6.3 批量生产宜采用双臂连续式混砂机混制，进入混砂机砂温以15-35为宜。1.7 旧砂再生1.7.1 树脂自硬砂应再生回用。1.7.2再生砂应控制下列技术经济指标 灼烧减量 3% 残留含氮量 3% 酸耗值 3% 细粉含量 3%（其中底盘余留量0.2%）。有的资料介绍灼烧减量与铸件重量大小有关 铸铁件 中件 大件灼烧减量 3.0-3.5% 2.5-3.0%二、 铸造工艺及其要求2.1 工艺参数的确定及其理论要点2.1.1树脂砂流动性好，通过化学反应逐步硬化成型，当硬化到一定程度时，拔模或取芯，与粘土干型相比，高温强度和耐冲刷性较差，发气量约大一倍，退让性和溃散性较好，在编制工艺规程时，除遵循一般原则外，应考虑这些特点。2.1.2 浇注系统应采用“块、稳、封闭底注，保证压头，处理脏铁水”的原则。（1） 快：快速冲型要求尽量控制在1分钟内浇完，使型腔在尚未发气之前就被铁液充满，这不仅可以抑制侵入性气孔的产生，而且减轻了型腔造渣反应，使型腔顶部和上部受高温辐射时间缩短。 为了保证快速充型，必须增大浇注系统的截面积，增加直浇道数量（多包同时浇注）加大浇口杯容量等措施解决快速浇注。一般要求铸件重量kg 100 1000 4000 4000浇注时间s 5-10 10-25 25-40 40-60（2）稳：避免铁液飞溅，碰撞和稳流，以防气体卷入，要保证铁液在型腔中流动顺畅，无死角，有利冷脏铁液的导向。（3）封闭：美“优质浇注系统”报道推荐不封闭的浇注系统，理由是优质金属液通过较大的横浇口和内浇口流速减慢，因而减少铁液进入铸型发生紊流和喷射，金属液在横浇道内的扰动由于流量减少而减少。但对树脂砂而言，应优先采用全封闭浇注系统，即F直 F横F内，不仅挡渣好，而且能防止气体卷入，始终充满。比值可以采用F直 F横F内=1.5:1.25：1.0（有的资料介绍，为了提高除渣能力，横浇道可适当放大，F直 F横F内=1.1:1.4-1.5:1），并建议内浇口分散，横浇道的高度3倍内浇口的高度。（4）底注：有一定高度的铸件，尤其带有导轨的重要铸件或者结构复杂、要求较高的铸件，最好采用底注，底注可以保证铁液流动平稳，型腔排气顺畅，脏铁水上浮。（5）保证压头为保证压头，上型高度增加，但砂铁比提高了，增加了成本。通常加高浇口杯、设计冒口圈（有时是出气冒口）来达到提高铁液的目的。（有时采用底注也是为了增加压力头高度）（6）处理脏铁液：特别是开始浇注的铁液，要保证导入出气冒口，溢流冒口或铸件不重要部位中去，并尽量缩短铁液在砂型中的流程。采用阶梯浇口更要注意铁水分层进入，上面浇道不得过早进铁水。（7）陶瓷管：直浇道、少量难刷涂料的内浇道采用陶瓷管，主要是防止氧化，简化操作，提高质量。陶瓷管不刷涂料。（8）冒口设计：树脂砂砂型除多扎孔出气外，还要设计较多的出气冒口，冒口总面积要大于内浇道总截面积。即F冒F内；出气冒口常用扁出气，如45x10、45x8、40x10、40x10,也可以采用原冒口，一般在20左右。2.1.3 内浇道计算及位置的设置（1） 内浇道截面积先要计算出浇注时间t才能计算出F内 ；下面是某厂的经验计算公式（见表）有的工厂长x宽x高=9140x3040x465重50T的铸件，壁厚30-40mm，浇注时间只有81s。像传统的大型工作台采用侧面浇，改变两头浇的老工艺方法。（2） 内浇道位置的设置衡量浇注系统优劣的标准，除了内浇道的大小和浇注系统各单元的比例关系是否适当外，内浇道的位置设置十分重要。1、 内浇道位置的设置不应使铁水流动距离太长，长度大于4米地床身应在床身两端设计内浇道，并应同时浇注。长度大于6米的工作台可在侧面配适当多道分散内浇道浇注，以缩短铁水流程。2、内浇道的位置设计不容使铁水在型腔中急转弯，以避免阻力过大，流速减慢。3、内浇道的布置不应过于分散。对于导轨不太厚的床身铸件最好不要设置下雨淋浇口，因为这种雨淋浇口在床身整个导轨长度上分布容易使铁水降温，而铁水在雨淋浇口内垂直向上进入型腔后90转弯，阻力大，流速慢，不宜冷铁水的排除，铸件容易产生气孔。特别是雨淋浇口过小时，气孔尤为严重。4、铁水流在型腔内容易造成“死角”和“涡流”的部位应设计内浇道。2.1.4 集渣包的设计由于树脂砂型工艺的浇注压力头高，浇注速度快，所以要求进入型腔之前或进入型腔内铁水中的渣子或气体清除掉，在适当部位设计集渣包能取得良好效果。（1） 型前集渣包（在内浇道之前）以切线方向进入，呈圆形。由于进入集渣包后端面突然扩大，流速下降，又成切线，渣子夹杂易上浮，能达到净化铁水再经横浇道至内浇口。（2） 型后集渣包长条铸件，一头浇注时，使前锋铁水夹杂和气体加以排除集渣包为长方形，一般15-25kg，渣包的内浇道是排除冷铁水的最低位置，宽度和冷铁水铸型宽度一样或缩小。（3） 型内集渣包主要设计在积聚铁水的“砂胎”和铁水流的死角部位。可以是圆形、正方形、长方形，容积比型后集渣包小，过道设计与型后集渣包相同。2.1.5 无冒口设计灰铁铸件在铸件较厚，石墨倾向强，铸型坚固情况下，由于膨胀和收缩相互补偿，即使不用冒口也能得到无缩孔铸件。重要的是降低铁水温度。增加浇注速度，为保险起见，也可以附加铸件重量2%的暗冒口。三、 铸造工艺参数的确定3.1.1 加工余量：3.1.2 铸造收缩率：3.1.3 拔模斜度及芯间隙：3.1.4树脂砂用模样吊胎和最小吊胎宽度：3.1.5 工艺补正量：3.1.6 分型负数：3.1.7 反变形量（又称绕度）：3.1.8 吃砂量：3.1.9 铁砂比：四、模样与芯盒4.1.1 模样与芯盒材料：4.1.2 木质模样和芯盒：4.1.3模型宜做成活块，芯盒结构宜用可拆式、脱落式。4.1.4单件小批量生产时，模样可用泡沫塑料，但模样表面应刷涂料。4.1.5 大型型板模型必须有钢骨架底板，且有敲底板模型装置，以利脱模。五、制芯、造型操作要点5.3.1 模样芯盒应清扫干净，表面刷脱模剂。5.3.2 砂型砂芯应采取通气措施，如扎出气孔、设置出气冒口和出气片。5.3.3 树脂砂流动性好，5.3.4 严格控制脱模时间，5.3.5 操作工人应配备必要的劳动保护用品。六、涂料及涂刷工艺6.1.1 树脂砂涂料有四类：6.1.2涂料涂刷方法有刷涂、浸涂和喷涂，6.1.3 树脂砂涂料由以下部分组成：七、树脂砂使用中常见问题7.1 可使用时间太短，砂型和砂芯变脆、强度降低。7.1.1 原因分析a、环境温度或砂温太低。b、固化剂加入量过多或固化剂酸度太大。c、再生砂中残留酸量增多。7.1.2 解决措施a、降低砂温到35以下。b、降低固化剂加入量或更换酸度较小的固化剂。c、减少再生砂，增加新砂。7.2 脱模时间过长，砂型砂芯硬度不良7.2.1 原因分析a、环境温度或砂温太低。b、原砂含泥量和细粉含量过多或原砂砂粒偏细。c、环境温度太大或原砂含水量过高。d、固化剂加入量太少或固化剂酸度过低。7.2.2 解决措施a、提高原砂温度到15-35。b、检查并控制原砂水分含量到0.2%以下。c、控制原砂含泥量、细粉含量或调整粒度。d、增加固化剂的加入量或改用酸度较大的固化剂。7.3 粘模7.2.1 原因分析a、模样或芯盒工作表面不光洁。b、脱模剂使用不当。c、脱模过早。7.2.2 解决措施a、模样或芯盒表面保持光洁，损坏处要修复好。b、合理使用脱模剂。c、严格控制脱模时间。7.4 铸件产生气孔铸铁件气孔形成以形成因素来分，铁水在凝固过程中所释放气体为溶解性气孔；高温铁水与砂型砂芯接触反应产生的气孔为反应性气孔，铁水中碳与氧及氧化物接触反应产生的气孔也为反应性气孔。型内气压大于液压