水玻璃砂和樹脂砂造型制芯材料分析
無機粘結劑工藝具有加入量低(≤2.8%),型砂強度高,(抗拉0. 5-1. 2Mpa),型砂硬透性好,硬化速度可調,型砂潰散性好,舊砂易于干法再生回用,回用率≥85%,生產成本低,無毒無污染,澆注出的鑄件無裂紋及氣孔缺陷,鑄件質量和尺寸精度可與樹脂砂工藝相媲美。因此,該工藝是一種先進可靠的工藝,預計會在國內鑄造行業推廣應用,將會取得明顯的經濟及社會效益。
目前鑄造企業,面臨環保要求越來越嚴和鑄件利潤低的雙重壓力,所以必須尋找新的出路,也就是說鑄造企業必須追求以下四點:
1.生產的鑄件質量好,鑄造缺陷少。
2.勞動條件好,對生態環境污染少。
3.大限度地利用自然資源,節省能源。
4.生產成本低,生產效率高。
目前國內鑄鋼件生產用造型制芯工藝及材料現狀
國內鑄鋼件用造型制芯工藝主要有兩大類,無機類粘結劑系統以水玻璃砂工藝,
有機類粘結劑系統以樹脂砂工藝為主,兩種工藝目前的使用現狀主發展前景如下。
一、普通水玻璃砂工藝
普通水玻璃砂工藝具有設備簡單,操作方便、無毒味、成本底廉等特點,從50年代開始廣泛地用于國內鑄鋼件的生產,尤其是C02水玻璃砂工藝。C02水玻璃砂工藝使用過程長期存在的主要問題:型砂強度低,冬季硬透性差,型(芯)潰散性差,鑄件清理困難,舊砂廢棄造成生態環境污染大等,這些問題嚴重制約了水玻璃砂工藝的應用及發展。
八十年代以來,水玻璃砂工藝相繼出現了許多新工藝,如VRH-C02法,微波硬化法等,這些工藝在提高水玻璃的粘結力,降低加入量,改善潰散性方面對玻璃砂工藝的發展起了顯著的作用,但是這些工藝在大量生產使用過程中也存在許多問題。
1.普通水玻璃砂工藝粘結劑和固化劑配套性差,型砂能較差,冬季硬化時間長、硬透性差、舊砂回用率低,再生砂綜合性能差,難以實現生產線的批量生產。
2.VRH法和微波硬化法工藝:設備投資大,維修費用高,對鑄件批量生產有一定限制。這些問題限制了水玻璃砂新工藝的大面積推廣應用。
二、樹脂砂工藝
八十年代后期,隨著對鑄件質量要求的提高,樹脂砂工藝在國內外得到了大面積推廣及應用,尤其是呋喃樹脂砂工藝,有鑄件質量好,尺寸精度高,型芯潰散好,舊砂回用方便,回用率高等特點,這些優點備受鑄造工作者的青睞,但是,該工藝在使用過程中出現了許多新問題,鑄件表面滲硫和型(芯)高溫退讓性差引起鑄件出現裂紋,尤其是薄壁類鑄鋼件,加上生產成本高,環境污染嚴重,雖經廣泛地開發研究,但是至今未能徹底解決這些問題,使得該工藝在鑄鋼件及球鐵件的應用受到限制。
為了解決呋喃樹脂砂生產鑄鋼件和球鐵件產生裂紋的問題,鑄造工作者發現了堿性酚醛樹脂。
堿性酚醛樹脂自硬砂工藝主要有以下優點。
l、混砂、造型、澆注時散發的煙氣少于以酸為硬化劑的呋喃樹脂砂、以酸為硬化劑的甲階酚醛樹脂砂和以胺為硬化劑的尿烷樹脂砂。
2、由于起模時型砂仍然保持一定的塑性,故起模性能好,型砂不易粘附在模具上,砂型表面比較光潔,模樣上的起模斜度咆可較小。
3、二次硬化后,砂型的熱穩定性較好,厚壁鑄件表面上也很少出現脈狀紋缺陷。
4、澆注后,在高溫的作用下,堿性酚醛樹脂自硬砂較易漬散,有利于防止形狀復雜的鑄鋼件產生裂紋,同時也可使澆注后鑄型的落砂性能改善。
堿性酚醛樹脂自硬砂工藝存在以下不足之處:
l、粘結強度略低
堿性酚醛樹脂自硬砂,硬化后的強度略低于呋喃樹脂自硬砂,加入量應略多一些。實際加入量因對鑄型的要求不同而異,一般在1.3--1.8%之間。加入量太低,鑄型、芯子易于損壞,從而影響鑄件質量;加入量太高,則影響起模,澆注后脫箱、落砂也比較困難。
2、澆注后鑄件在鑄型中的冷卻速率較低鑄件在鑄型中的冷卻速率較低,因此,鑄鋼件的熱節易于產生縮孔、縮松之類的缺
陷,砂退讓性雖然比呋喃樹脂砂好,但還是不理想,鑄件仍然產生裂紋缺陷。
3、砂再生效果較差
4、生產過程中,產生有機氣體。、
因此,尋求開發一種新的工藝,兼顧樹脂砂和水玻璃砂的優勢,才能適應目前高質量,低成本鑄鋼件生產的需求,尤其是在市場經濟條件下,企業追求效益,成本,質量,環保的今天。