冷硬树脂砂无箱造型工艺实践

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高伟华

摘要：通过对冷硬树脂砂各项工艺特性的分析，大胆利用其型砂的高强度的特性，省去金属砂箱，用固化后的砂型直接合箱浇注，故称为无箱造型(也称为脱箱造型)。 , U$ e4 b' L0 S0 H- C/ A- g 一.前言 冷硬树脂砂自七十年代起在我国铸造行业开始应用至今已有二十多年的历史了，工艺覆盖率越来越高，大多厂商都有应用经历，其工艺特性已得到大家普遍熟悉及认同，其相关的原辅材料配套工业也初具规模，各类相关的砂处理设备有进口的、有国产的也应运而生，冷硬树脂砂铸造工艺已形成了很大规模的行业气候，其生产工艺成了高成本和高质量的代名词。随着我国现代化建设的不断深入发展，高品质铸件需求将越来越大，其工艺前景也将越来越宽广。然而纵观冷硬树脂砂应用历史，我国在对此工艺应用上似乎只是改变了型砂的粘结材料，原有的粘土砂工艺和工装并没有很大改变，有一种穿新鞋走老路的感觉，但是树脂砂有其自身的工艺特点及特性，你不能适应这种特性就不能得到最经济最得心应手的运作效益，我厂自八三年起应用树脂砂作为主要造型材料，一开始便建立了无箱造型的工艺雏形，九五年合资后继承了合资前的工艺传统，发展至今几乎百分之百的无箱造型工艺已有十多年历史，在无箱造型工艺上积累了一些经验，在此作一简单介绍。 : {+ |8 v+ e6 W0 ~3 T! o" S二.冷硬树脂砂的主要工艺特性 7 Z* z: Y  L( F. `3 H+ k 未固化型砂流动性好，为制造形状复杂的砂型和砂芯带来方便，并大大降低工人的劳动强度； 7 }# O- c' r" I" J& @砂型刚度大，起模时退让性差，对模具要求高，但因此而可得到模型还原度相当高的铸件，提高了铸件的精度等级，并可适当减小加工余量； 0 v) v0 w  r9 g1 R! m) U+ h) Q由于酸自硬树脂砂的固化过程中型砂产生发热和脱水的现象，若采用金属模样时，在金属模样附近的型砂，由于金属模样的冷却作用，使这部分型砂的温度不能升高，同时由于温差关系在金属模样表面有冷凝水生成，使这部分型砂不能有效地脱水，降低了砂型的表面强度；当采用木模样的时候，由于木模样的低导热性故不会阻碍型砂的升温，即不形成显著降低砂型表面的强度的条件，但由于升温和湿气的因素会使模型发生膨胀，故更进一步地增加了模型的起模难度； 0 Q- ]3 n0 q: C+ e/ U. L7 |" ~固化后的型砂有很高的终强度，通常在普通高速搅笼式混砂机日常工况下1%的树脂加入量就可达到1Mpa左右的抗拉强度和1.5Mpa左右的抗弯强度，日常生产的正常搬动，不会引起砂型和砂芯断裂，普通形状和断面的坭芯可不用或少用芯骨； . \; ?0 w: Q8 O$ B虽然有很好的溃散性，但是当采用标准砂箱使吃砂量较大时，砂箱周围的型砂不能有效溃散，仍旧保持常温强度，给清砂带来很大的困难，手工清砂不容易，机械清砂就如同拆设备； 冷硬树脂砂造型方式属于流态砂造型，整个造型过程中没有很大强度的紧实过程，因而整体砂密度低于粘土砂等必须经过紧实工序的其它砂种，所以透气性较好； . U$ |; I( k5 ^" j$ ^6 s型砂含水量较低，吸湿倾向也不大，允许存放一定的时间而不影响使用； 型砂成本较高。按树脂加入量为1%，固化剂加入量为树脂的40%计，根据97年底的市场价格树脂为11900元/吨，固化剂为3080元/吨，每吨型砂在树脂和固化剂上的费用即达131.32元，按泵用铸件4.5的砂铁比，每吨铸件在树脂和固化剂上的费用即达590.94元。 从以上叙述可以看出，冷硬树脂砂是一种优秀的造型、制芯工艺，它优化了多项型砂参数，是制造高精度铸件的优选材料，但是由于它的高成本和延时硬化特性限制了它的应用范围，它可能永远不会取代粘土砂单件大批量简单铸件机械造型，因为虽然它们同样具有较高的铸造精度，但是由于延时硬化不能即时起模，提高不了产品的产量，也不具有铸造成本的优势。然而它却是多品种小批量复杂铸件生产单位提高铸造产品等级的上选工艺，因为我们可以不增加工装甚至减少工装投入替代粘土砂等砂种，获得高等级铸件。 2 v$ c9 h4 ]' ~比如我们车间，有700多个产品零件需要常年生产，每月都有数十种零件需要生产，而每种零件的生产数量一般都不会超过10个，一般每个零件的分型面一到二个(二到三箱)，最多5个(6箱)，有相当多的零件需要阶梯分型或水平垂直混合分型，若要采用专用砂箱起码要有几百甚至上千种不同规格的砂箱，要是采用标准砂箱吃砂量实在太大，无箱造型给我们解决这些问题带来了最经济的方法。 ! S; a/ U* ^8 V' d( G 三.冷硬树脂砂无箱造型的工艺方法 . a# c) c# ^: b( t $ b. @8 J% N% S9 N% D( _1．无型造型工艺的特定工艺装备及要求 (1).模型必须配备型板及砂框，一般模型应固定于型板上，浇注系统及冒口系统按工艺要求做出，型板上做定位销，砂框按型箱情况可做成固定斗形或活络直方形； (2).在外模型箱造型时在型砂内安放钢筋作为型箱骨架，大于1200mm的型箱应以焊接钢管架作为骨架，同时伸出型箱部分的钢管可作为起吊翻型的吊搭子。可以手工合型的型箱应在砂框上做出透空以形成搭手，型箱尺寸小于1200mm但必须机械起吊的型箱必须在箱角安放起吊环； (3).型箱底面应放置带孔平板以保证型箱平整和为夹紧杆提供夹紧点，也可利用过去粘土砂造型用的带横档的砂箱作为底平板； (4).用方钢管做各分段规格的夹紧杆。一般一个型箱使用二个夹紧杆。 9 x; v- t1 P9 x9 e2 t2．无箱造型的特定工艺参数 : |5 G4 _3 X  _& Q7 P* D7 t% G / s1 R7 z  B+ d2 {5 F  S(1).侧面最小吃砂量50mm，底面最小吃砂量30mm； (2).型箱最大尺寸1600mm×1600mm； 3 b8 i, u4 q( G6 Y3 b/ f' I(3).一爿型箱最小厚度50mm，同时侧面长度与厚度(高度)之比最大不能超过8。 + t! S  b8 ?9 e+ ?, Q) G$ j ) n# s$ ~& ~: t( \/ _1 I3．无箱造型工艺造型工部工艺流程(图略)。 $ Y4 s( h9 L; f, H& Q1 q& ?* P0 G% e4．无箱造型的工艺优点 ( Y" N" V8 i4 C$ H* Y6 g - p6 B7 l" C6 x7 G(1).可随意根据铸件尺寸的大小确定型箱的尺寸及形状，克服了由于采用标准砂箱而产生的不必要的吃砂量，降低了砂铁比； (2).节约了大量用来制造砂箱的金属材料； (3).节约了大量堆放砂箱而占用的辅助场地； ! x7 H/ |+ s0 [4 L, H(4).由于免去了砂箱，省去了制造专用砂箱的时间使新产品投产周期大大缩短； (5).由于没有砂箱使型箱变原来的半封闭式为全开放式，进一步增强了型箱的透气性，基本上杜绝了侵入性气孔缺陷的发生； 1 L6 l. f3 U0 q4 T' [! T(6).由于树脂砂高度的溃散性，浇注后铸件即完全与型砂分离，但型砂与砂箱不能分离，省去了砂箱便省去了落砂工序，因此砂处理设备变得简单，同时也使车间内噪音和粉尘污染大大减小； (7).降低了型箱重量和合箱的劳动强度。 5 s4 x, K# p" J! ~* P1 M8 n5．无箱造型的不足之处 (1).对混砂质量相对较高，混砂不均匀的型砂易形成裂纹及断裂，使型箱报废； (2).不适用于大型铸件，尤其是壁厚或高度参数很大的铸件。 ( [4 w" g& h1 R- T* }. V: z 四.结论 0 e5 |# C$ [4 R 我厂的生产实践证明，无箱造型的工艺方法是产品多品种小批量的铸造单位树脂砂铸造生产最上选的工艺方法。至今，我们已经用无箱造型的工艺方法应用于铸钢和铸铜等各类铸造合金(ZG230-450，ZG270-500，ZG1Cr13，ZG2Cr13，ZG1Cr18Ni9Ti，ZCuZn16Si4，ZCuSn10Zn2等)，最大型箱尺寸1600mm，最大铸件实体尺寸1200mm，最大金属压头(连冒口浇注高度)1500mm，最大浇注重量1000Kg，干型无箱率为百分之百。 & B5 `; m3 T, m$ L # f7 G( z8 \: r+ ~* x生产实践证明，无箱造型能有效降低砂铁比，平均砂铁比从过去有箱造型的4.5降至目前的4.1左右，节约型砂成本近10%；省去了大量每年需要添置及更新砂箱的费用；极大地提高场地利用率，在不扩大厂房的条件下，腾出了原来用于堆放砂箱的场地，用以扩大生产，在十五年的生产中产量翻了三倍，取得了很大的综合效益。

roughcasting

看过，谢谢，这篇论文写的比较笼统。

xuwu531

老兄，无箱翻箱、脱模操作困难吗

xuwu531

老兄，无箱翻箱、脱模操作困难吗