意大利IMF无箱树脂砂自硬生产线在我厂的应用.pdf

铸 造工 程 造型 材料 产 中的一 些经验 同时也蛤 国内同行提 出 了一些 建议 主题词树脂 自硬砂生产线铸造I艺 r 2 2 r Ap pl i c a t i o n o f I t a l i a n I M F Bo x l e s s No b a k e Re s i n S a nd M o u l d i n g Li n e 嘲 h F 出 T 白 A b s t r a c t T h i s a r t i c l e i n t r o d u c e s t h e e q u i p me n t a n d p r o d u c t i o n t e c h n o l o g y o f b o x l e s s r e s i n s a n c f mo u l d i n g l i n e c o n c l u d i n g t h e i n n o v a t i o n s o f u s i n g r e s i n s a n d f o r p r o d u c t i o n i n l a r g e s c a l e a n d s o me o p i n i o n s f o r d o m e s t i c f ou nd r i e s Ke y wo r d s No b a k e r e s i n s a n d Pr o d u c t i o n l i n e F o u n d r y t e c h n o l o g y 我厂 1 9 9 5年技术改造项 目引进 了三条意大利 I MF无箱树脂砂 自硬生产线 作者参与 了生产线的 安装 使用 维修及铸造工艺改进的整个过程 几年的 工作颇有心得 现将主要情况作一介绍 以供同行参 考 l 树脂 自硬砂工艺 1 1 原材 料 呋喃树脂 自硬砂工艺与原材料有极大的关系 原 砂 树脂 固化剂的各项性能以及在实际生产中三者 之间的晟佳配比决定了树脂砂工艺的铸件质量和工 艺成本 我厂使用的硅砂与呋喃树脂的主要性能指标 如表 1 表 2所示 表 l 我厂 使用的原砂 硅砂 主要性能指标 S i O 2 主要粒 三筛停 项 目 含量 度组成 留量 古泥 量 含水量 酸耗值 角形 系数 指 9 8 4 O 7 0 9 0 O 2 0 2 45 3 表 2 我厂使 用的呋 喃树 脂主要性能指标 I 古 氮 量 l 游 离 甲 l 粘 度 抗 拉 强 抗 弯 强 质 l矬翱时 l睦赫时 l 醛 l P a s度 MP a 嘘 M P a l 月 芭 至 l 至 l 至 匡 至 至 l i 1 2 型砂I 艺参数 的控 制 1 2 1 终强度和退让性 为确保铸件尺寸精度和表面质量 必须要使树脂 砂有较高的终强度 但终强度不是 越高越好 一方面 会增加生产成本 另一方面会增加铸件产生气孔 表 面皱皮的倾向 更为严重的是铸件易产生裂纹缺 陷 3 4 故在实际生产中终强度和退让性这两个指标要综合 考虑 我厂在生产线上控制终强度为 0 4 o 6 MP a 之间 l 2 2 可用期 一 般认 为砂 型终强度 降到 刚出砂时 终强度的 2 0 的这段时间 可用期太短会给操作者带来困难 可用期太长叉会延长脱模时间 影响生产 我厂可用 期根据铸件特点 一般控制为 5 T mi n 1 2 3 起模时间 理论上认为砂型抗拉强度达到 0 1 MP a所经历 的时间 从实际中来看 以不损坏砂型且砂型不变形 为原则 确定起模时间还要考虑砂型的复杂程度 砂 型的硬透性和当地的气候条件等 我厂有经验的工人 采用针刺砂型的方法 根据阻力的大小 判断是否到 达脱模强度 根据 I MF生产线的生产节拍 我厂控制 起模时间为 2 0 2 3 mi n 1 2 4 再生砂的质量要求 旧砂再 生是指除去砂粒表面失效的树脂膜和粉 尘 旧砂的再生使用 可以节约原砂和树脂的加入量 降低生产成本 根据工艺要求 我厂要求再生砂需达 到如表 3所列的要求 表 3 再生砂要求达到的工 艺指标 残留古氮量 灼 减量 古灰量 2 0 0号筛 底盘 项目 0A 指 铸钢 0 0 5 1 5 O 4 1 O 标 铸铁 0 1 3 0 O 5 3 O 1 3 树脂砂 自硬生产铸造I艺特点 维普资讯 2 0 0 0年第 4期 L 3 1 工 艺 方案 a 由于采用树脂砂造型 发气量大 铸件易产生 气孔甚至浇不足现象 故加强排气相当重要 排气位 置可设置在铸件 砂芯以及砂型无铸件处 有些铸件 甚至在浇注时还要迅速采取引燃措施 以加强排气 b 树脂 砂浇注后在金 属液 的作用 下会产生胀 砂 故非常易产生粘砂现象和浇注时跑火 要消除粘 砂缺陷 可采用涂刷涂料和提高砂型紧实度等方法互 相补充来解决 对于跑火现象 我们在台箱时放置 自 配的封箱胶 材料 l与材料 2 按体积 比 l 1 1 5 配制 即配即用 实践证 明 用此封箱胶最大可防止 3 5 ram的披缝漏箱 1 3 2 工艺 参数 a 收缩 率 对 于树脂砂 造型来说 铸钢件 采用 2 铸铁件可采用 1 b 加工余量 铸钢件 4 5 mm 铸铁件 3 4 mm 小件取下限 大件取上限 c 吃 砂 量 箱 壁 3 0 5 0 mm 上 下 面 5 0 8 0 mm 型芯间隙 0 5 I mm d 箱壁起模斜度 3 o 4 1 3 3 模具 木模保温性能好 易于树脂砂造型 但模具易损 坏 铸件精度不高 铝模尺寸精度高 但室温较低时 取模时间延长 并且在模具表面温度较低时砂型表面 质量较差 故需要设置模具加温装置 塑料模兼有木 模和铝模的优点 一定 程度上又避免了二者的缺点 故树脂砂造型优先选择塑料模具 2 I MF公司无箱树脂砂 自硬生产线设备及其特点 2 1 生产 线 的主要技 术参 数 和设备概况 生产线的主要技术参数如表 4所示 表 4 生产线的主要技术参数 混砂机 砂型 尺寸 mm 产量整型 砂处理 氆号 能力 t h 最 大 最 小 设计 实际 能力 t h 1 40 0 2 20C 8 0 0 6 00 大线 4 0 1 2 6 2 0 6 0 0 6 0 0 2 0 0 2 0 0 l 00 0 1 40 G 45 0 x 6 50 中线 4 0 2 5 1 2 1 5 4 0 0 6 0 0 1 4 o 1 4 0 9 o 0 9 0 0 4 5 0 7 0 0 小线 4 o 35 2 0 15 4 0 0 4 0 0 1 2 o I 2 o 生产线可分为造型工部 涂料涂刷与烘干工部 合箱工部 砂再生工部等 三条线都采用了可编程序 控制器集中控制 伺服 电机负责模具 与砂型 的移动 液压系统 负责合箱 浇注底板的移动和落砂等 液压 举升 气动锁定 并配备有模具更换系统 是一种典型 的多品种铸件生产的组织形式 该生产线可通过编程 器连接 P C P GT 1 0 迅速显示设备的故障点 有利于 设备的维护与维修 并可根据需要随时修改各种工艺 参数 方便高效且易于控制 2 2 生产线 I 艺流程 2 3关键设备 特 色 2 3 1 混砂机 T3 6型混砂机是 I MF公司主要的也是最基本的 产品 主要工作过程是 打开混砂机型砂控制开关 随 后加入定量树脂与固化剂 通过混砂刀片 带有一定 的角度 的高速旋转 将型砂混制均匀 该混砂筒 自带 清洗系统 出砂 口带吸尘过滤器排除有害气体 电控 系统可实现三种混制工艺 加大了设备的适用性 加 料系统采用程序控制 通过数模转换器把 固化剂柱塞 泵 树脂齿轮泵的转速直接显示在控制面板上 方便 有效 I MF公司通过在树脂和固化剂的出料 口设置过 滤同 大大提高了混砂系统的可维护性和保证了原材 料定量的准确 在混杪筒的树脂和固化剂的加料 口 设置了两个 自动雾化的气动喷嘴 实践证 明 这两个 气动喷嘴对型砂搅拌充分均匀起了非常大的作用 对于头尾砂 的问题 I MF公司采用 P L C 可编程 序控制器 来调整 其原理是通过调节树脂 阀 固化剂 阀和 出砂门的开启关 闭时间 相对于进砂 口的开启关 闭时间 来解决头尾砂 的问题 2 3 2 涂料淋涂机与烘干窑 经过实测 对于我们 一个年 产 3 0 0 0 t铸件 的车 间 每年要涂刷 6 1 0万 m 砂型面积 工 作量相 当 大 而且手工涂刷涂料产生的刷痕也在一定程度上降 低了铸件的表面质量 I MF公司采用淋涂机有效 的 解决 了这一问题 它主要由收集槽和涂料泵组成 涂 料在收集槽中受到泵的吸收从喷管流 出 流 出的涂料 在砂型上淋涂后大部分返回涂料槽 涂料槽的涂料循 环使用 保证了涂料的悬浮性 良好 该淋涂机的喷管 出口压力和砂型翻转角度可调 可随操作者的需要调 节 我厂的涂层厚度一般为 0 3 O 5 ram 采用这种 方法淋涂 生产效率高 涂层均匀且几乎没有剐痕 其 缺点是靠近操作者 的一侧由于形成死角 故涂料淋涂 维普资讯 铸造工程 造型材料 不上 且在型腔很深的情况下 容易产生涂料堆积导 致铸件某些尺寸变小或 由于涂料烘不干而产 生气孔 缺陷 故在淋涂后要有人补涂和修整 I MF涂料烘干采用隧道式烘干窑 其工作原理 是采用热风循环方式 鼓风机鼓风并通过烘干窑上方 红热的电阻丝加热后向砂型表面吹热风 然后将带有 水蒸气的冷风从烘干窑的两端排出 采用热风循环烘 干 可使烘干窑 内部温度均一 且 电阻丝在冷风的吹 拂下不易过热熔断 大大降低了电阻丝的故障率 国 内很多厂家采用的也是电加热的方法 但 由于没有热 风循环 其缺点相当明显 一是电阻丝极易熔断 二是 烘干窑的温度不均 匀 靠近电阻丝处砂型都快拷焦 但远离电阻丝处的砂型仍没有被烘干 I MF公司提 出 烘干温度为 1 8 0 2 0 0 烘 干时间为 6 1 O mi r l 就可达到理想的工艺效果 但在实际使用来看 不甚 妥当 目前我厂使用的烘干规范如表 5所示 表 5 我厂砂型 的烘干规范 大线 中线 小鼓 烘干窑长度m 2 0 1 0 1 O 烘 干温度 1 2 0 士1 0 1 9 0 士1 o 1 9 0 士1 o 烘干时间mt n 2 5 3 0 1 0 1 5 1 0 1 5 使用上面的烘干工艺 大线的烘干效果相当好 而小线和中线由于烘干窑的长度较短 虽然烘干温度 较高 但在砂型 出窑后有些部位必须要用酒精喷灯朴 烘才能完全于透 由此可见 要使涂料全部 于透 烘干 温度和烘干时间必须综合考虑才可 2 3 3 自动合箱机 自动合箱机是悬挂在梁式吊车下的机械手 它采 用液压方式完 成砂型 的夹持 起 吊 翻转 合箱 等动 作 实践不得不证明该 自动台箱机是 I MF公司树脂 砂无箱生产线的一大败笔 I MF公司声称 自动合箱 机的精度可达 2 mm 而 2 mm 的误差 由定位销来校 正 但我厂的三条线 使用定位销的砂型上下型合好 后误差高达 6 7 mm 而且错箱的方向是随机 的 它 对铸件的质量造成了很大的影响 例如砂眼 错箱等 合箱机的问题虽经多次调整仍未得到彻底懈决 现我 广制造了一标准砂框 定期用 它来检验台箱机 实在 是不得已的办法 2 3 4 砂再生设备 I MF砂再生设备采 用的是软再生方法 再生原 理主要是震动摩擦再生和气流再生 再生设备包括震 动预再生机 落砂机 气流再生机 筛分选机 冷却 塔 压送罐等 再生的过程是 1 在落砂机里破碎的型砂进入安 36 装在落砂机栅格之下和落砂机连成一体的预再生机 中间有一块 6 mm的钢筛 型砂经钢筛破碎后进入压 进罐 破碎不了的如废铁 浇 口砖等通过侧 门排出 2 型砂达到二次再生塔顶部后进入灰尘收集 上面装 有 1 5 2 ram 的震动筛再一次过滤型砂 二次再生 塔装满 了分极板同时风机抽风带走粉尘和细微颗粒 其 中主要是细砂 以及气流运送摩擦下来的树脂膜 3 经除尘后型砂进入玲却器 当型砂冷却到预定的温 度时 可通过温控闸进入储存斗使用 我厂对再生后的型砂每周检测 1 2次 2 0 0 0 年 1 6月数据平均如表 6所示 表 6 再 生砂 的实测 参数 残留含氯量 灼减量 台灰量 2 0 0 号 筛 底盘 检 测项 目 铸钢 o 0 5 7 4 8 o 3 6 o 9 铸铁 o 1 5 2 5 2 o 4 8 1 4 2 检测结果表 明 I MF公司再生系统采用软再生 去除粉尘和细微颗粒还是相 当有效的 但对于树脂膜 的去除 显得力度不够 造成 了残留含氮量和灼减量 的严重超标 增加了铸件产生气孔的倾向性 看来 要 想使再生砂完全达到工艺要求 只靠摩擦再生和气流 再生是不够的 还必须增加热法再生 另外 I MF公司砂再生 的能力标称是 2 0 t h 但 实际上砂温冷却器严重影响了这一指标的实现 甚至 直接影响到了整个生产线的生产效率 每年 5 1 0月 间 实测砂处理有时只有大约 2 3 t h的能力 后来 我厂采用了冷冻机 一定程度上缓解 了砂温的影响 但仍没有从根本上得到解决 3 体会和看法 3 1 I MF树 脂砂 无 箱生 产 线 的生 产能 力 适 用性 和 上线 的最低 产量 1 生产能力 习惯上 人们通常以混砂机的能力 来判断生产线的生产能力 但从 I MF树脂砂生产线 的实际情况来看 由于砂处理 主要是砂温 合箱机 等设备 的影响 最初的设计能力不得不打 了个折扣 一 条好的生产线必须大力注重系统性 配套性 必须 要求各个关 键工序没有明显 的瓶颈 在这一点 I MF 公司做得不是很好 有待完善 2 适用性 I MF无箱树 脂砂生产线是一条柔性 线 与气冲线相 比 主要适用于小批量 多品种的铸造 生产 使用树脂砂生产的铸件尺寸精度高 表面粗糙 度可比其他砂型铸造方法提高 1 2个等级 达到 c T8 1 0 同样 铸件重量公差也 比其他砂型铸造方 法提高 1 2级 在无箱线上生产 如果铸件尺寸较 维普资讯 2 0 0 0 年第 4期 小 将会造成砂铁 比加大 成本增加 故树脂砂适用于 有一定批量和一定重量 2 0 3 0 0 k g 的高档次铸件 的生产 但使用树脂砂生产铸件成本要比其他造型方 法提高 1 0 4 0 主要是 由于原材料价格 昂贵 造成 工艺成本上升 故在选用树脂砂生产线时 一定要作 好详细的可行性分析和经济预算 最大程度的避免盲 目上线 3 上线的最低产量 购买一条铸造生产线 对于 一 个企业来说是一笔不小的投资 如何尽快收回投资 成本 是每一个经营者需要重点考虑的 切忌盲 目上 线 在许多考虑因素中 上级的最低年产量是一个非 常关键的因素 它直接关系到投资的成功与否 综合 国内外和我厂的实际经验 总结 出了如表 7所示的数 据 供同行 们参考 与气冲线相对 比 铸件重量在 3 O 1 5 o k g左 右 表 7 上树 脂砂生 产线 的最 低年产量 气 冲线 树脂 砂钱 国家 最低年产量 人均产量 晟低年 产量 人均产量 t 人 年 t 人 年 美国 9 o o o 1 2 o 7 o o o l a o 日本 8 0 0 0 8 0 7 0 0 o 1 o o 前苏联 1 o o o o 1 1 o 中国 6 0 0 0 4 O 5 o o o 3 o 3 2 I MF树 脂砂 无箱生 产线 的质 量特性 1 铸件重量公差等级提高 以大线为饲 改造后 铸件的重量公差等级比改造前提高了至少两个等级 2 铸件的表面质量 由于再生处理后的型砂残留 含氮量超标 造成 了砂型发气量增大 对于铸钢件经 常会由此产生皱纹等表面缺陷 但对于铸件的影响不 是很 明显 3 铸件的废品 铸件缺陷如砂眼 错箱等和台箱 机的准确性是分不开的 再生砂的残 留含氮量超标增 加了铸件产生气孔的倾向性 可以说 I MF公司若比 较好的廨决了台箱机的精度问题和再生砂的质量问 题 这条线的整体质量还会上一个新台阶 3 3 I MF造 型线 的开I 率 目前考核 一 条造型线最主要的指标就是开工率 开工率既能在一定程度上反映出造型线本身及其技 术装备的可靠性和匹配程度 又能全面反映使用者的 技术水平和管理水平 计算开工率的一般公式为 耳T 虫一 些塞匣 正时间 上半 一 线实际工怍时间 各种原因造成 的停机时间 在国外很多铸造企业相当重视造型线的开工率 这一指标 据有关资料记载 英国早在 1 5 年前就提出 造型线如停一分钟 就相当于损失 5 l o 英镑 的口 号 但在我国 铸造企业没有几家能够执开工率这一 实实在在的数据分析企业 内部存在的问题 更别提造 型线停工造成的经济损失了 我厂以前对开工率这一 指标也不重视 直到 1 9 9 9年才有管理者提出了这一 指标 并设专 对