工艺技术_三乙胺法冷芯盒工艺技术

与时俱进共创未来 天长东方铸造 冷芯盒法 冷芯盒法 是指用气体或气雾催化剂 或固化剂 在室温下催化树脂砂瞬时固化的工艺方法 共同特点是 硬化速度快 制芯效率高 芯砂可使用时间长 砂芯尺寸精密度高及节约能源等 适合大批量复杂砂芯的生产 冷芯盒法可分为 三乙胺法 SO2法 CO2树脂法和 set法 三乙胺冷芯盒法 三乙胺法 又称Ashland法或ISOCURE法 其粘接剂体系 粘结剂组分 酚醛树脂 粘结剂组分 聚异氰酸脂 催化剂 液体三乙胺或二甲基乙胺 粘结剂组分 和组分 之比通常为 1 1 推荐组分 组分 55 45 制芯工艺流程 1 混砂工艺 制芯工艺流程如下 1 混砂工艺 原砂 组分 混0 5 1min 组分 混1 2min 出砂 注 具体要看混砂机 树脂加入总量 通常为砂重的1 0 2 1 混砂工艺 各种类型的混砂机都可使用 但是混砂机及定量装置要充分干燥 定量要准确 混砂程序类同于热芯盒砂 混砂中应尽量避免揉搓过度 以免砂温上升而影响芯砂的可使用时间和流动性 1 混砂工艺 选择混砂机的原则是混砂时发热少及适当的产量大小 也就是说混好的砂愈快用完愈好 不要滞留太久以免树脂开始起化学反应 使用非联动混砂机混好的砂应尽速送至制芯机 尽量减少翻动 1 混砂工艺 树脂的两个组分可以同时加入砂中 也可以分别加入 混拌以树脂能均匀粘附在砂粒上为宜 混砂时间约在2min左右 时间过短 树脂分布不均 容易粘芯盒 砂芯强度也低 混砂时间过长也无益 1 混砂时间参考 美国 REDFORD 铸造设备公司的可移动的间歇式 S 形混砂机混砂量 40 90kg 批 混砂时间 30s Laempe的LVM2垂直式混砂机混砂量 16L 批 混砂时间 30s Rolamendi的43S混砂机混砂时间55s BP公司生产的高速刮板式混砂机 混砂工艺为 原砂 组分 混合10S 组分 混合60S 卸砂 2 射砂工艺 紧实机理 2 射砂工艺 采用干燥压缩空气进行射砂 射砂压力0 30 0 48MPa 射砂时间2 3s 射砂紧实机理 目前认为 芯盒中芯砂的紧实是动能和压力差综合作用的结果 而动能是主要的 在动能达不到的地方 靠压力差作用来紧实芯砂 3 固化工艺 3 固化工艺 三乙胺经胺发生器加热雾化 以N2 CO2或干燥压缩空气为载体将三乙胺气雾吹入芯盒 三乙胺发生器工作温度一般设定在70 90 吹胺压力0 30 0 45MPa 吹胺时间一般低压吹胺4 10s 高压吹胺5 15s 或者说达到最终压力时间为 4 10s 具体看吹胺路径长短定 如垂直分模还是水平分模 砂芯高度或厚度 硬化机理 硬化机理 向芯盒内吹入三乙胺气体时 酚醛树脂的氢氧根 OH 与聚异氰酸酯的异氰酸根 NCO 经胺催化结合生成氨基甲酸乙酯 使砂芯迅速固化 4 洗涤工艺 净化工艺 4 洗涤工艺 吹胺固化后的砂芯停留几秒后 向芯盒内吹入压缩空气进行洗涤 以清除砂芯中及排气管道系统中的残余三乙胺 使其通过净化塔中的盐酸溶液 中和后排入大气 洗涤压力0 35 0 45MPa 洗涤时间10 20s 每盒砂芯总循环时间90 100s 制芯工艺流程用框图表示如下 工艺特点 工艺特点 三乙胺法的主要优势在于固化迅速 均匀 不受砂芯厚溥的影响 工艺较成熟 由于对该工艺研究开发较早 因而在工艺的成熟性与原材料 设备配套的完善性上占有明显优势 便于推广应用 此外对设备和工装腐蚀较轻 催化剂气味也较小 三乙胺法工艺缺陷 工艺缺陷 1 对原砂和环境的要求较高 原砂质量 环境湿度及压缩空气质量等都会对砂芯强度产生较大影响 三乙胺法工艺缺陷 2 砂芯存放性不好 由于组分II聚异氰酸酯会遇水反应 降低粘接剂的质量 两组分反应的生成物 氨基甲酸树脂为孔洞状结构 因而吹胺固化后的砂芯在存放过程中易吸湿 会造成砂芯强度下降 存放性变差 针对工艺缺陷所作改进 三乙胺法是目前铸造生产中应用最多的冷芯盒制芯工艺 工业发达国家中 该工艺约占全部冷芯盒法制芯的90 针对三乙胺法的不足 研究者一直在努力使之完善 公司在99年已开发出强度高 抗吸湿性好的高性能冷芯盒树脂 树脂出厂前均作 8 字试样浸水15min抗拉强度指标检测 冷芯盒的发展方向 冷芯盒的发展方向 1 提高其抗裂性 使之高温时不产生变形和开裂 2 进一步提高其抗湿性 使之砂芯在较高湿度下保持强度和延长存放期 3 进一步解决冷芯盒树脂的粘芯盒问题 胺法冷芯盒原砂技术条件 胺法冷芯盒原砂技术条件 原砂技术条件中允许氧化铁含量为 0 0 3 碱性杂质会加快树脂的反应 减少芯砂的使用时间 导致芯砂流动性降低 使砂芯强度下降 酸性杂质则阻碍固化 原砂中含水量对三乙胺冷芯盒树脂砂强度的破坏几乎是呈线性的 原砂中水份的微量变化都会使砂芯的强度急不可急剧下降 胺法冷芯盒原砂技术条件 生产中原砂水份是至关重要的参数 芯砂中所能接受的最佳含水量为 0 1 若水份含量提高到0 2 混成芯砂的有效使用时间将缩短30分钟 此外 室温高低也有严重影响 当室温降到21 时 水份含量可以放宽到0 2 当室温升到32 时 则砂中水份含量应控制在0 1 建议原砂烘干后的含水量控制在 0 15 法国S F铸造厂水份含量要求 0 1 而实际生产中含水量为0 03 胺法冷芯盒原砂技术条件 原砂的微粉含量控制 对100 50目原砂而言 200目筛及以下的含量为微粉含量 微粉含量对树脂砂强度的危害等同于原砂中的泥分 原砂中微粉和含泥分均是过多消耗树脂的主要因素 微粉和泥分过多还会影响到砂芯的透气性 国外有机粘结剂用砂含泥量均低于0 1 德国制芯用原砂技术要求中对200目以下微粉含量的要求是0 一汽冷芯用砂粒度要求 微粉含量亦是0 胺法冷芯盒气体的用量 气体的用量 1kg型砂大约需要1ml的胺 液体 胺的用量为第一组分树脂的10 左右 三乙胺密度 g ml 20 0 73 用量一般取 0 8 1 2g kg砂 胺法冷芯盒原砂技术条件 原砂的理想温度为 21 27 偏低影响混砂效率及加长吹气固化时间 偏高影响芯砂的有效使用时间 三乙胺发生器的工作温度一般设定为 70 90 最高设定温度120 胺法冷芯盒工艺应有压缩空气干燥装置 目前 机械制造行业一般使用的压缩空气中 都含有润滑油和较多的水分 将这样的压缩空气直接用于胺法冷芯盒工艺 问题是不言而喻的 压缩空气的干燥度要求 因砂芯的重量 复杂程度而异 一般复杂程度大的砂芯要求压缩空气的露点 40 一般厚大砂芯为 15 能达到这一要求的压缩空气干燥装置较好的方法为无热再生式 它的特点是不要热源 效率又高 胺法冷芯盒的粘模问题 所谓沾模就是指一部份树脂留在芯盒上 这种现象 多加脱模剂也无法避免 造成原因 造成砂芯紧实度不够的因素都会导致砂芯在脱模时树脂残留在芯盒上 当硬化的层厚不够厚时 而应用的高压固化气时间长时 就会在排气孔附近附上一层树脂 而与其它砂芯分开了 这种现象任何分型面形式都会发生 其原因就是过量的固化气体把树脂带到了排气孔附近 胺法冷芯盒的粘模问题 沾模现象与砂子的颗粒组成有关 砂粒的形状是多角形而不是圆形时趋势更加增加 树脂在圆形砂粒表面上是均匀的 在多角形砂粒的凹角中呈多余的树脂包覆 排气塞堵塞 使整个芯盒内腔都附上一层树脂膜 这种现象很普遍 解决办法是用清洗剂清洗芯盒 或干冰清洗 沾模现象还与射砂嘴至冲击点的距离 射砂压力有关 距离越近 射砂压力越大 沾模倾向也越大 冷芯盒铸件脉纹缺陷的两个必要条件 1 砂芯或砂型受到热膨胀力或机械力作用而开裂 2 金属液润湿砂或砂芯 并渗入裂纹中 形成脉纹 铸件形成脉纹的主要原因 铸件形成脉纹的主要原因是 在573 时石英砂的相变发生体积变化产生的膨胀应力导致砂型或砂芯开裂 石英砂的粒度越集中 砂芯开裂的几率越大 石英砂二氧化硅含量越高砂芯开裂几率越大 复合有机物抗脉纹剂的原理 在型砂或芯砂中加入一些退让性添加剂减小砂型的膨胀应力 在型砂或芯砂中加入低熔点的材料和它们的混合物使在浇注温度下 形成低熔点的化合物 堵住裂缝 减少脉纹的产生 低熔点的添加剂降低了砂芯的耐火度 高温时砂芯表面受热软化 减弱了砂英砂的膨胀应力 推迟了砂芯的