砂型工艺对铸钢件的影响
随着我国工业的发展，各行业件模具需求量增大，例如汽车覆盖件模具单件较重，外形尺寸可达4.6米*2.8米，内腔较复杂，要求铸件尺寸精度高，内外表面光洁，无铸造缺陷，单件小批量生产，对于铸造工艺的选择十分重要，既要保证铸件的质量，又要满足尺寸精度和表面光洁度要求，树脂砂消失模工艺在国内国内生产中应用还不多。但树脂自硬砂工艺和消失模工艺在我国机床、通用、工程机械、造船、汽车、发动机、泵阀类产品等行业得到了广泛应用。呋喃树脂砂在强酸固化剂的作用下，树脂分子间相继产生加聚反应和缩聚反应，使原来相对低分子质量的线型结构相互交联，转变为相对分子质量很大的体型结构的树脂膜，在常温下将砂粒粘结起来达到型、芯的常温固化。树脂加入量(质量分数)一般为0.8%~1.2%,磺酸类固化剂加入量为树脂的30%~60%,型、芯砂的可使用时间从几分钟至数十分钟,起模时间由十几分钟至数小时,其特点是粘度低,便于计量、易混砂、型砂流动性好;比强度高,可降低树脂加入量、降低成本,同时有利于提高铸件质量。生产的铸件尺寸精度高可以达到CT7—9级,轮廓清晰,表面光洁,减少清砂工时,提高劳动效率。比较适用于单件、小批量、多品种的中、大型铸件的生产。如单独采用呋喃树脂自硬砂工艺,可以保证模具的尺寸精度,但内腔的光洁不理想;全部采用消失模铸件的尺寸精度和内外表面光洁度可以保证,造型和白模加工设备较大,投资大,经济上不太合适;根据铸件特点,经过对几种铸造工艺进行分析比较后,确定采用树脂自硬砂消失模铸造工艺。呋喃树脂砂消失模铸造充分结合了呋喃树脂自硬砂和消失模两者的特点。
(1)铸件精度高:消失模铸造(EPC)是一种近无余量、精确成型的工艺;该工艺无需取模、无分型面、无砂芯,因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度,并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差。铸件表面粗糙度可达Ra3.2~12.5μm;铸件尺寸精度等级可达CT7至CT9;加工余量少,可大大节省机械加工的时间和费用。(2)设计灵活:为本体铸件结构设计提供了充分的自由度。可以通过EPS模片组合铸造出高度复杂的铸件;复杂铸件更能体现出消失模铸造工艺的优越性和经济效益。(3)无传统铸造中的砂芯,因此不会出现传统砂型铸造中因砂芯尺寸不准或下芯位置不准确造成铸件壁厚不均和飞边毛刺。使清理工作量减少,使清理打磨工作量减少50%以上(4)清洁生产:低温下白模对环境无害,旧砂回收率95%以上。降低投资和生产成本,减轻铸件毛坯的重量,铸件加工余量大大减少。1主要生产工艺稿件编号:1304-246中国铸造装备与技术6/2013(1)设计中根据生产纲领、批量和铸件的特点,采用30 t/h移动混砂机和20 t/h固定混砂机配套使用,地面造型合箱定点浇注。(2)白模采用成品(EPS、STMMA)板材,用仿形高精度加工机床加工,经人工组装、修整、涂料、干燥后直接用于造型使用。
(3)熔炼采用一套10 t中频感应电炉,微机配铁秤配料,加料车加料;地面合箱、定点浇注,对于少数大件采用保温包的方式增加铁液的容量进行吊包定点浇注。(4)落砂采用载重为30 t落砂机,旧砂输送至砂再生系统;砂再生采用25 t/h砂再生装置处理旧砂(含破碎、磁选、筛分、再生、储存、调温、发送等),新砂和再生砂均采用气力输送至混砂机上方的砂斗中待用。(5)车间配备光谱分析仪器和型砂试验仪器设备,分析铁液成分和检测型砂的性能。（6）几个特殊工艺要点(1)铸型冷却:为加快铸型冷却,采取了特殊的冷却措施。(2)定点浇注:采取移动罩抽风系统,根据浇注铸型的位置、数量,调整抽风口的数量和抽风量。(3)通风除尘:树脂砂混砂机、砂再生设备、电炉、定点浇注区、清理设备等都配备有完整的通风除尘装置。随着我国机械工业的发展,不少厂家都采用呋喃树脂自硬砂生产铸件,而消失模铸造是无粘结剂的绿色清洁铸造工艺,对实现砂型铸造的绿色清洁生产具有现实意义。
